DD219352A1

DD219352A1 - Verfahren zur herstellung eines duennfilm-elektrolumineszenz-elementes oder displays

Info

Publication number: DD219352A1
Application number: DD24632082A
Authority: DD
Inventors: Werner Gericke; Juergen Von Kalben; Gerd O Mueller
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1982-12-21
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1985-02-27

Abstract

Das erfindungsgemaesse Verfahren gestattet, das Bauelement mit oder ohne Hysterese herzustellen. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Duennfilm-Elektroluminszenz-Elementes oder -Displays mit oder ohne Hysterese anzugeben, das die Verwendung eines billigen Glassubstrates und eines stabilen, billigen und gut verarbeitungsfaehigen Materials fuer die der elektrolumineszierenden Halbleiterschicht benachbarte dielektrische Schicht ermoeglicht. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass zur Herstellung eines hysteretischen Bauelementes bei der Abscheidung der elektrolumineszierenden Halbleiterschicht auf einer Al2O3-Schicht mittels Coverdampfung von Wirts- und Dotierungssubstanz die Quelle der Dotierungssubstanz zusaetzlich einem Elektronenbeschluss einer Stromdichte von groesser als 10 mAcm 2 mit einer Elektronenenergie von 1 bis 10 keV und fuer die Herstellung eines nichthysteretischen Bauelementes die Quelle der Dotierungssubstanz keinem Elektronenbeschluss ausgesetzt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Elementes oder -Displays ·

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Elementes oder -Displays gestattet, das Bauelement mit oder ohne Hysterese herzustellen. Dünnfilm-Display;s dienen der Darstellung visueller Information und zur Wechselwirkung Mensch-Rechner oder Mensch-Maschine. Insbesondere die Tatsache, daß der Hysterese-Effekt Wiederholspeicher überflüssig macht, läßt hysteretische Displays besonders geeignet erscheinen für die Kommunikation mit ..Prozessor-gesteuerten Werkzeugmaschinen, für Auto- und Haushaltsmaschinen-Displays. Die Interaktivität des Hysterese-Displays ermöglicht den Lichtgriffel-Dialog mit komplizierten Rechnersystemen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Alle bekannten technischen Lösungen zur Erreichung von Hysterese gehen davon aus, daß eine Mn-Konzentration in einem definierten Korizentrationsbereich in die elektrolumineszierende .Halbleiterschicht eingebaut wird. In DE-AS 24 32 503 wird die Mn-dotierte dünne eiektrolumineszierende ZnS-Schicht durch Aufdampfen aus einer gesinterten, die Mn-Dotierung enthaltenden Pille erzeugt. Eine bestimmte Körnung des ZnS wird durch eine Hochtemperatur-Uaendbehandlung (575 bis 600 ⁰G) und eine definierte. Substrattemperatur während des Verdampfens erreicht. Dieses Verfahren ist aufwendig und verursacht wegen der Hochtemperatur-Behandlung ünsuverlässigkeiten durch Diffusion unerwünschter Elemente. Aufgrund der Hochtenperatur-

Nachbehandlung erfordert das Verfahren als Substrat teure Hartgläser und schränkt außerdem die Wählbarkeit der Dotie- \ rungskonzentration auf die- vorgefertigten Pillen ein. Sine Regelbarkeit der Mn-Dotierung oder eine Einstellung eines Profils- der Mn-Konzentration über die Dicke der wachsenden' Schicht ist dabei nicht möglich* Für die dielektrischen Schiciiten werden in dieser Erfindung Oxide der Seltenen Erden und/oder· Oxide oder ITitride von Elementen der Gruppen III, IV und V verwendet. . '

Andererseits wird aber.in Proceedings of the International Conference ,on Luminescence, Berlin West 1981 (Journal of Luminescence 24-, 25 (1982),. S. 841) van-Howard erwähnt, daß eine Verwendung von Al₂O-^:als Dielektrikum für hysteretische Elemente nicht zum Erfolg führt und weiterhin solche Verbindungen wie Ϊ0Ο3» ZrOg und BaTiO., dafür verwendet werden. Diese Verbindungen erfordern aber eine Vergrößerung des technologischen Aufwandes bei der Herstellung des.Displays,.da andere Auftragtechniken (z. B. BaTiOo mittels Sputtern) notwendig sind. J '

Außerdem sind ,Y₂O-, und ZrO_? teurer als Al₂O-,. . In Journal of Applied Physics 53. (1982) 7, S. 5186 wird von Alt, Dove und Howard die Herstellung von ac Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Displays mittels Coverdampfungen beschrieben. Es , werden zwei widerstandsbeheizte Knudsenzellen (wobei aus einer ZnS-Granulat, aus der anderen I¹Ln. verdampft ;Wird) -bzw. zwei Elektronenstrahlverdampfer (wobei aus einem ZnS-Granulat, aus dem anderen Mn öder MnS verdampft wird) verwendet. Pur die. dielektrische Schicht wird BaTiO-, eingesetzt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Element oder -Display mit oder ohne Hysterese, das die Verwendung eines stabilen, billigen ,und gut verarbeitungsfähigen dielektrischen Materials und eines billigen Glassubstrats ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung >

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur · Herstellung eines Dünnf ilni-Slektr ο lumineszenz—Elementes oder -Displays mit oder ohne Hysterese anzugeben, das es ermöglicht, ein billiges Glassubstrat und für die der elektrolumineszierenden Halbleiterschicht benachbarte dielektrische Schicht Al₀O-J zu verwenden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf einem Substrat ein leitender durchsichtiger PiIm mittels bekannter Methoden aufgebracht wird. Auf diesem leitenden Film werden dielektrische Schichten aufgebracht. Die der elektrolumineszierenden Schicht benachbarte dielektrische Schicht eines Oxids der III. Gruppe des Periodensystems der Elemente, vorzugsweise AIpO_n, wird' mittels Elektronenstrahlverdampfen abgeschieden. Die elektrolumineszierende Halbleiterschicht, im erfindungsgemäßen Fall eine dotierte ZnS-Schicht, wird auf die Al_o0-,-Schicht aufgebracht mittels Cοverdampfung der Wirtssubstanz, vorzugsweise ZnS, und einer Dotierungssubstanz, vorzugsweise Mn, wobei ZnS durch Elektronenstrahlverdampfung oder thermische Verdampfung und das Dotierungsmaterial Mn aus einem durch Stromdurchgang erwärmten Schiffchen verdampft werden. In diesem Fall erhält man nichthysteretische Bauelemente. Wird gleichzeitig die Verdampfungsquelle des Dotierungsmaterials mit Elektrönenstrahlen

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einer Stromdichte von größer als 10 mAcm '", und einer rJlektronenenergie, die zwischen 1 und 10 keV liegt, beschossen bzw. wird das Dotierungsmaterial Mn mittels Elektronenstrahlverdampfung abgeschieden, erhält man Bauelemente mit hysteretischen Verhalten. Die Substrattemperatur .li^eS^ bei der Auf-'dämpfung der ZnS-Schicht zwischen 100 und 150 ⁰G.

Ein definiertes Dotierungsprofil wird durch eine von der Kalbleiterverdampfung unabhängige zeitliche Regelung der Dotierungskonzentration erhalten. Dabei wird eine mittlere Dotierungskonzentration der elektrolumineszierenden Halbleiterschicht eingestellt.

iTach Aufbringen der halbleitenden elektrolumineszierenden Schicht erfolgt das Abscheiden der dielektrischen Al₀O--

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Schicht nach einem' bekannten Verfahren. Darauf werden even- tuell weitere dielektrische. Schichten und eine leitende „ Schicht oder sofort eine leitende Schicht als Gegenelektrode aufgebracht. . " . . '

Das.erfindungsgemäße Herstellungsverfahren, ermöglicht eine freie Wahl der Dotierungskonzentrationen. Es gestattet außerdem, ein Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Element oder -Display ohne Änderung des technologischen Regimes wahlweise durch einfache Umschaltung mit oder ohne Hysterese herzustellen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch die Verwendung von AIpOo als Dielektrikum für hysteretische Bauele- '. mente und die Verwendung billigen Weichglases gewährleistet.

v.:' .. '.._ .- ' . · . . . .'-.' Ausführungsbeispiel ^:

Die Herstellung eines hysteretischen Displays mit einer AIpOo-Schicht als der benachbarten, dielektrischen Schicht zur elektrolumineszierenden Schicht geschieht folgendermaßen:

. Ein Glassubstrat wird mit durchsichtigen, leitenden ITO-Kontaktbahnen beschichtet. Darauf wird mittels Elektronenstrahl-, verdampfung von AIpO,-Pillen oder Korund-Kristallen .eine 250 nm dicke 'dielektrische Schicht abgeschieden. Das Aufbringen der 6OO nm dicken'elektrolumineszierenden ZnS-Schicht (1,6 Gewichts-% Mn) erfolgt mittels Coverdampfung der Wirtssubstanz aus undotierten ZnS-Pillen durch Elektronenstrahl-

verdampfung und der Dotierungssubstanz Mn durch thermische Verdampfung bei gleichzeitigem zusätzlichen Elektronenbeschuß der Dotierungsquelle, wobei der Elektronenstrahl eine Strom-

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dichte von 40 mAcm ~ und eine Elektronenenergie von' 2,1 keV ' aufweist. Die Substrattemperatur liegt bei der Aufdampfung der ZnS-Schicht zwischen 100 und 150 ⁰C. Als dielektrische Schicht wird wiederum eine 250 nn dicke Al_o0~,-3chicht aufpre-

bracht. Darauf werden als Gegenelektrode Al-Streifen thermisch aui geu.ampx χ · .

Die Helligkeits (B)-Spannungs (V)-Charakteristik des nach den erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten hysteretischen Baues ist in Fig. 1 dargestellt.·

Claims

iTixnciungsansprucxi

1. Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilni-Elektrolumineszenz-31ementes oder -Displays mit oder ohne Hysterese, bestehend aus einer .Schichtenfolge Substrat, Elektrode, eine oder mehrere dielektrische Schichten, elektrolumineszierende Kalbleiterschicht, eine oder mehrere dielektrische Schichten und Gegenelektrode, wobei mindestens eine der, der elektrolumineszierenden Halbleiterschicht benachbarten dielektrischen Schicht ein O^cid der Gruppe III des Periodensystems der Elemente ist, enthaltend die Verfahrensschritte Abscheiden der dielektrischen Schichten, auf dem mit Elektroden'Versehenen Substrat und darauf Abscheidung der elektrolumineszierenden Halbleiterschicht mittels Coverdampfung von \7irts- und Dotierungssubstanz, Aufdampfen der folgenden dielektrischen Schichten und darauf der. Gegenelektrode, gekennzeichnet dadurch, daß als Material für die der elektrolumineszierenden Halbleiterschicht benachbarte dielektrische Schicht AIpO_n verwendet wird, das durch Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht wird, daß zur Herstellung eines hysteretischen Bauelementes bei der Abscheidung der elektrolumineszierenden Halbleiterschicht mittels Coverdampfung von V/irts- und Dotierungss^^bstanz die Quelle der Dotierungssubstanz zusätzlich einem Elektronenbeschuß einer Strom-

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dichte von größer als 10 mAcm mit einer Elektronenenergie von 1 bis 10 keV ausgesetzt wird, daß für die Herstellung eines nichthysteretischen Bauelementes die Quelle der Dotie- rungssubstanz,keinem Elektronenbeschuß ausgesetzt wird, daß die Substrattemperatur bei der Aufdampfung der elektrolumineszierenden Halbleiterschicht zwischen 100 und 150 ⁰C liegt.
2. Verfahren nach Punkt.1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verdampfungsraten der beiden. Quellen von Y/irts- und Dotierungssubstanz zeitabhängig geregelt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen