JPS5873994A

JPS5873994A - エレクトロルミネツセンス装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPS5873994A
Application number: JP56170734A
Authority: JP
Inventors: 達男太田; 新藤　昌成
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1981-10-27
Filing date: 1981-10-27
Publication date: 1983-05-04
Also published as: JPS6334598B2

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】本発明はエレクトロルミネツセンス装置（以下「ＥＬ装
置」という。）及びその製造方法に関するものである。

一般にＷＬＭＷは、交流電圧又は論流霞圧によ〕駆動さ
れて発光する、微量のマンガンを含有するセレン化亜鉛
、硫化亜鉛等よ）成るエレク）ｐルミネッセンス層Ｃ以
下「鵞り層」という＠）と１その両側に＃ｔｌｊた電極
層とを有して［Ｌ有望な平＠慶示装置の構成要素として
期待されている。

而してこ０１Ｌ装置にお−ては、駆動電圧が低−ｅとが
重要でＴｏＪ、このため鳶り層の両側に絶Ｉｌ′層を必
要とし１に一璽流電圧駆動ＥＬ装置が提案されて―るが
、この＊流電正駆動ＫＬ装雪Ｋｋｇては、過大電圧が印
加されたとＩＩＫ局部的に過大電１１が流れる仁とを防
止すると共に、絶縁破壊が容易′に生ずるとＬを防止す
るために、ＭＬ層と積層して高抵抗□亭一体層を設ける
ことが必！であシ、１来例□えｔｆＭ［を楚ね□るガリ
ウム、ヒ素、唆φはセレシ”化亜鉛等を結着装置ＩＩＫ
分散せしめて成るも０Ｋｉｊ、Ｃの高抵抗半導体層が構
成−されているー□　　　　　　　　　−゛一方ＥＬ層の特長を利用したＩＬ装習として光増幅器が
知られておシ、これＦｉ前述の如き高抵抗半導体層を兼
ねることもある光導電性の半導体層をＫＬ層に積層して
構成され、当該光導電性半導体層は、例え＃ｉＩｌ量の
錆を含有する硫化カドミゆム等を結１劃樹脂に分散せし
めて成るものによルｗＩ成されている・このように実際のＥＬ装置１にお−ては、―々０目的で
、そのＮＬＩＫｍ層して半導層が設けられることが要請
される。

然るに斯かる半導体層を有する従来０１Ｌ装置にお−て
は、一般に使用寿命が短くて解像力が低い欠点がある。

これは、半導体層の防濠効果が小さいため、鵞ＬｊｌＫ
水分が侵入するようＫｌｋり、従って駆動時に生ずる電
流発熱の作用によって当＃ＥＬ層を構成する物質に変質
が生ずるようＫｌｋル、この結果膜剥■が生じやすくな
るからであ夛、又半導体層Ｏ比抵抗が濃度によ〕低下す
ることによって鳶り層における注入ｌｌ流密度ｔ）羨化
が両方向でシャープＫｅら１に−からである。

特に光増輻用ＩＬ騎雪にお−てけ、以上のほか、資応答
−閤が長くて例えば硫化カド電つムよＪ）ｆｆＣる光導
電性半導体層を有するものＫお−ては、数十Ｉ◆以上で
あシ、この結果例えば移動する光―を検出することがｉ
＊ｍである欠点Ｊ漬１性半導体ｔｏ光導電特性が入射光
量に応じて忠実に変化しｅ−えめ入射光強度と放出光強
度と０１’ｌＫ１目的比例関係−得られず、入射光量に
対応した放出光量が得られ１に一欠点、及び酸化カドミ
ウムよル成る光導電性半導体層にお−てけ、銅をドープ
する等の方法によって長波長側感度を増大させる層線が
必要である欠点がある。

本発明は以上の如き事情Ｋｌ−てなされたものであって
、長−使用寿命が得られて高−解像力を有する璽り装置
を提供することを目的とする。

本発明Ｏ他の目的は、更に光応答時間が短くてその応答
性が入□・、：射光に忠実であル、その上増重の′　□
゛′：必ＷＩＬＥ良好−゛一度を有する光増幅用冨り装置を提
供するＫある。

本発明０更ＫｍＯ目的は、以上の如自鳶Ｌｌｉ７！置を
、極めて有利に製造することのできる方決を提供するに
ある。

以下図１ｔＫよって本発明や一実施例を、光増幅用ＥＬ
装置の場合につ−て説明する。　　　　。

本発明にお−てけ、第１１１に示すように、ガラス基１
ｊ’３１１Ｋ例えば酸化インジウム、酸化−等の透明導
電体よ）＃る下評電極１１１３２を介して例えば０２〜
２重量％のマンガンを含有する硫化夏。

鉛酸−は同程度のマンガンを含有するセレン化夏鉛より
成る厚さ２０００〜４０６０ムの鵞り層３３を彫威し、
アモルファスシリコンＣ以下「ａ−ＩＮＪトＩＥす。）
、アモルファスゲルマニウムｃ以下「ａ−Ｇ・」と記す
・）及びアモルファスシリコ−噴上、。

ンーゲルマニウムＣ以下ｒａ−８１０Ｇ・」と記す・）
の三者のうちから運んだ一種又は二種以上の単層体若し
くは多層積層体よ〕成る光導電性半導体層３４を前記Ｉ
ＬＩ３３上に般社、こＯ光導電性半導体層３４上Ｋ例え
＃ｆｌＩ化インジウム或％ｐは酸化錫略の透明導電体よ
）威る上部電極層３５をＷｉ戚し、この上部電極層３５
と前記下部電極層３２と０閤に、直流電１１Ｂ６によ少
、例えば１０〜１００Ｖの１流電圧を印加するようＫす
る。

図示Ｏ例における曽記光導電性半導体層３４Ｆ１、鳶り
層３３傭から、厚さ５０〜ｓｏｏ孟の一■層３４ム、厚
さ０．５〜１ＩＡＯ１１［層３４ｍ１１１［Ｘ厚さｓｏ
〜ｚ＠ｏＭａ′−ｎｌＩｌｌｌ；１１４Ｃとが積層され
た構成を有し、印加電圧に対して層、方向バリアーを影
威するものである・以上のように構成された鵞り装置においては、−流電Ｈ
３６により電圧を印加した状態にお−て、上部電極層３
ｓ傭よ〕光Ｌ１が入射されると、光導電性半導体層３４
における光の照射を受けた部分Ｏ電気抵抗が低下するた
め、当゛該部分に接するＭＬ層３３０部分の両側に１１
ＦＥが印加されることとなって当該部分が発光し、この
光が下部電極層３．２及びガラス基板３１を弁して光Ｌ
２として外部に放出される＠　ｔｋｋ、ＩＩＬ層３層上
３導電性半導体層３４と０１１には漏光を防止する遮光
ｍｔ影形成るのが好まし―・叉請記党導電性亭導体層は
、ｐ重層、１１１層、１ｌＩＩＩ層のうちの一層又は二
層により構成せしめることが可能であるＯ而して本発明にお≠ては、前記光導電性半導体層３４が
、ａ−８１％ａ−Ｇ＊及びａ−８１＠Ｑ＊から選ばれ九
もＯＫよ）構成されて−るために、次０１ａ−Ｇｏ又ｔ
ｊａ−８１１１Ｇ＠は、ＣＶＤ決、スパッタ法、真空蒸
着法、Ｍｌｌ法等Ｏデボジシ璽ン法によって形成される
ものであって七の＊組織が緻密であるため、水分がＩＩ
、層３３に侵入することを防止する防湿効果が大きく、
従って！Ｌ層３３が劣化し１ｋｓｃｓで長□−使用寿命
が得られると共に、当１光導電性半導体層３４それ自体
にお−ても濃度により比−抗が低下す−ことがないので
光の照射を受けた部分と受妙１に一部分との境界におけ
る、抵抗値差が一纏であって注入電流密度の変化がシャ
ープであ多、例えげｌ■輻真夛２ラインペア（ｌｉｍ＠
ｐａｉｒ　）、、、以上と高−解像力が常に得られる・
　　　　　　□”″″□”□′又光導電性亭導体層３４
にお−て生じ大キャリアの易動度が高−ためその光応答
が迅速であって光Ｌｌの入射から光も２の放出に要する
応答時間を１１９秒以下とすることが可能である上、先
導１１　？’１ｌｌｌ性が良好であってその光を受けた
ときの抵抗値変化がその光量に対応するため、結果とし
て入射光量に対する放出光量の比例関係の直線性が向上
すゐ・こＯ効ＪＲは時に入射光量のエネルギーか８０■
Ｗ／−以下の範■で明瞭である・更Ｋ　ａ　−１１のｓ
ｓ値被盛のピークは６５０１１１１％ｍ−０＠は１１０
０１１１７１、ａ−１１１−Ｇｅけこれらの関にあるの
で光導電性半導体層３４における増−は全く不要である
。

以上のはか、ＫＬ層３３０影威にセレン化亜鉛を用−大
場合にお−では、格子定数、電子親和力等０点にお−て
ａ　二Ｉｊ　ｓ　ａ　−Ｇｅ、＆　−１１１−Ｇｅとの
マツチングがｉ−ため、特に鵞り層３３と光導電性半導
体層３４とが互に直接接触して積層される一戚Ｋｋ％／
Ｉｈて−〜駆動電圧を低下せしめる効１　・・。

来が得られる。

本発明にお−て、飾記光導電性半導体層３４０具体的構
成は種々設定することができる。又１１２′図に示すよ
うに１ガラス基４ｆ３１上に下部電極層３２を介して光
！ｍ＋１１性半導体層３４を形威し、その上にＥＬ層３
３１設置、この鵞り層３３上に上部電極層３５を形成し
た構成としてもよ一０以上にお≠て、下部電極層３２を
不透明なものとすること等によって単なる発光用！！Ｌ
装置として用≠るようＫすれば、光導電性半導体層３４
は単に高抵抗半導体層としてＯｍ！能−を果すことと′
なシ、既述の作用効果のうち光導電特性に関連する作用
効果は得ることはでき１に−が、長−使用寿命が得られ
る効果及び高−解像力が得られる効果はそのまま得られ
る。

本実明鳶り装置における光導電性半導体９３４は、ＷＩ
Ｋ知られて−る方法によって形成することもできるが、
次のような方法によれば極めて好適に形成することがで
きる。

即ち、第３図に示すように、真空槽をＩＩ威するペルジ
ャーＩＫバタフライバルブ２を有する排気路３を介して
真空ｌンプ（図示せず）を接続し１これにより当該ペル
ジャー１内を例えば１０”Ｉ〜１Ｇ−マチ・ｒｒ　Ｏ高
真空状曹とし、１１！Ｉ験ペルジヤ一１内Ｋｔ１ｍ着基
板４を配置してこれをと一ター５に′よ多温度１６０　
Ｎ８００℃好ましくｔｊ２５０〜４５０℃に加熱すると
共に、直流電１１６により蒸着基板４０′背後Ｋｍけた
背後電極！１Ｋｏ　〜−１０ｋＶ好まし１１−１〜−６
ｋＶＯｍ流負電圧を印加し、その出口が基＠４と対向す
るようペルジャーＩＫ当該出口を１’＃して設けたガス
放電管７にお―て水素ガスを放電せしめて得られた活性
水素及び水素イオンをベルジャー１内Ｋｌ１人しながら
、蒸着基板４と対内するようＩｎ２たシリコン蒸発源８
を加熱してセリコンを蒸発せしめて゛水素が導入された
１−１１を蒸着基＃ｉ４上に被着堆積せしめて光導電性
半導体□゛醗を形成する・しζＫ・前゛記蒸着基板４とし−ては、第１図に示しえ
！ＬＳＩ置を得る場合ＩＩｃＦｉ、ガラス基板３１上に
下１電′極層３２を介して鵞り層３３を設けたものが用
−もれ、第２ＷＩＩＫ示したＩＬＩＩ響を得る場合には
、ガラス基板３１上に下部電極層３２を設けたもＯが用
−られゐ。

又前記シリコン蒸発ｌＩ８の代）Ｋゲルマニウム蒸発源
１０を設けて蒸着基板４上にゲルマニウムを蒸着せしめ
るようにすれば、水ｌＩが導入さ１１＊ａ−Ｇ・よシ威
る光導電性半導体層が彫威され、シリコン蒸発ｊ１８と
ゲルマニウム蒸発＊１Ｇとの両方を用いて蒸着を行なえ
ば、同様に水素−ＩＩＸｌｌ１人されたａ、７ｇ１・Ｇ
・よシ威る光′導電性半１体層が形成される・以上Ｋｋ≠て、シリコン蒸発＊Ｓ及びゲルマニウム蒸発
源ｌＯの加熱のためＫｔｉ、抵抗加熱、電子銃加熱、誘
導加熱等の任意９加熱手段を利用することができる０そ
して蒸発−にお−て突沸によ）蒸発源物質の粗大粒塊が
飛翔して基板４上に付着することを避ける必要かあ〕、
そのためＫは、屈曲し九蒸気路を形成する粗大粒塊飛散
防止部材を利用することができる。Ｓ、Ｓはシャッター
であ、。　　　　　　゛又前記ガス鼓電管７０−例にお−ては、１１４１１に示
すように、ガス入口２１を有する筒状の一方の電極部材
２２と、この一方の電極部材２２を一端に＃Ｆｊたｉ放
電空間２３を囲繞する例えば筒状ガラス製の放電空調部
材２４と、この放電空間部材２４０他端に１１ｉけた、
出口２５を有するリング。

状の他方の電極部材２６とよ〕戚〕、前記一方の電極部
材２２と他方の電極部材２６との関に１流又は交流の電
圧が印加されることＫより、ガス人口２１を介して供給
された水素ガスが放電空間２３に、お―てグ田−放亀を
生じ、これＫよルミ子エネルギー的に賦活された水素原
子若しくは分子よ〕成る活性水素及びイオン化された木
葉イオンが出口２５よ〕排出される。この図示の例の放
電空間部材２４社二重管ａｌｌてあって冷却水を流過せ
しめ得る構成を有し％　２７．２８が冷却水入口及び出
口を示す、２９は一方ａｎｔｉ部材２２０冷却用フィン
でやる。

上記のガス披、ＩＩ管７にお轄る電極間距離は１０〜１
ｓａＩであ〕、印加電圧ａｓｏｏ　〜５ｏｏｖ、放電空
閤２３の圧力は１６−ｔテ・ｒｒ程度とされる。

本発明は以上のような方決であるから、シリコン蒸発Ｉ
Ｉ８よ）のシリコン蒸気及び／又はゲルマニウム蒸発ｆ
ＩＪ１０よシのゲルマニウム蒸気がペルジャーｌ内を飛
翔して蒸着基板４に被着するが、ペルジャー１内に社活
性水素及び水素イオンが存在するため、これらが相互に
反応して基板４上にけ水素が導入された、即ちそＯダン
グリンダポンゝドが水素原子によ〕封鎖された＠−８１
％ａ　−Ｇ＠％又けａ−８１−Ｇ・の薄層が形成される
。

斯かる方法にお−ては、光導電性半導体層を、水素ガス
の放電によって得ら４る活性水素及び水素イオンの存在
下におけるシリコン及び／叉はゲルマニウムの蒸着によ
りて廖或するので、蒸着基板４の加熱温度及び印加電圧
の制御及びシリコンの蒸発速度の制御、並びにガス放電
管７における供給水素ガス量及び放電電圧の制御による
、ペルジャー１内に導入される活性水素の活性の程度と
量及び水素イオンの量の制御を、各々・独立に行なうＬ
とができ、従って水素の導入割合を大きな自由度で制御
することができると共に、ａ＝ｌトＧ・を形成する場合
にはシリコンとゲルマニウムの割合をも大きな自由度で
制御すると２ができ１従７て良好なアモルファス状態を
有し所望の組成調合で所望の良好な特性を有する光導電
性半導体層を形成することができる。

又この方法にお−では、シリコン及び／又はゲルマニウ
ムを蒸着せしめるため、それらシリコン蒸発Ｉ［８及び
／又はゲルマニウム蒸発源１０の加熱温度・を高くする
こと等によシ大きな製ａｌ！度を得ることが可能であ）
、従って所要の厚さの光導電性半導体層を短時間のうち
に形成することができる上、均質で厚さの均一な大面積
のものを形成することが容易であ夛、連続製膜も容易で
あるので、１穿的規模の実施を極めて有利に行オうこと
ができる。

更にこの方法にお−てはドーピングをも容易に行なうこ
とができる。そのためＫｔｉ、例えば＃ｌ３Ｉｉ！に示
しえように、アル１−ラム、インジ、ウム、ガリウム等
の周期律＊＊ｉ族元素又はアンチモン、リン、ヒ素等の
第■族元票を蒸発源物質とするドープ剤蒸発１［１２を
前記ペルジャー１内ＫＷｊけてこれをシリコン等と共Ｋ
１１発せしめる方決、ジｌラン、ホスフィン、アルシン
等の第ｉ　１１　Ｌ　＜　ｉｔ第Ｖ族元素Ｏ水素化物ガ
スを前記ペルジャーｌ内に導入せしめる方法等を利用す
ることがで自る。

しかしドープ剤蒸発源１２を用−る方法によればその蒸
発速度の制御が容易であるので、所ＩＩｅ）ｌＩＩ電慶
と導電度を有するものを容易に形成することができる。

例えば第１ＷＪＫ示したような構成の光導電性半導体層
３４をａ−８１で形威する場合には、第３図の装置にお
−て、シリコン蒸発源８と第１族ドープ剤蒸発源及び第
■族ドープ剤蒸発瀞を設け１既述のように活性木葉及び
水素イオンを導入しながら、先ずシリコン蒸発源８と第
１族ドープ剤蒸発源とを加熱してｐＷＩ層３４ムを形威
し、次にシリコン蒸発１ｉ８による蒸着のみを継続して
ｉ原着３４１１を形威し、その後シリコンの蒸着をｍ貌
しながら第■族ドープ剤蒸発源１加熱することによって
論型層３４ＣＩ−影威すればよ一０以上Ｏように本発明
によれば、長≠使用寿命−を有すると共に高−解像力を
有する鵞り装置［９１すを光応答性に優れて−て増感の
必要もな一光増幅用ＥＬ装置、並びにそれを極めて有利
に製造することのできる方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光増幅用エレクトロル
ミネツセンス装置の構成を示す説明図、第２図は本発明
の他の実施例０１１明図、ｌｌ３１ＩＩは本発明方法の
実施に用いるｌＩ造装置の構成を示す説明用断面図、第
４図はガス放電管〇−例の説明用断面図である。ｌ・・・ペルジャー　　　　２・・、バタフライバルブ
３・・・排気路　　　　　　４−・蒸着基板７・・・ガ
ス紋電管　　　　８−・シリコン蒸発源９−・背後電極
　　　　　　　　１０・・・ゲルマニウム蒸発源１２−
・・ドープ剤蒸発源　２１−・・ガス入口２２．２６−
・・電極□部材　２３・・・放電空間、１：。３１・・・ガラス基板、、　　３２−・下部電極層３３
・・−ＩＬ着　　　　　３４・・・光導電性半導体層３
５・・・上部電極層第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

１）半導体層とエレクトロルミネツセンズス層との積層
体を有してｌｌ夛、前記半導体層が、アモ＃□７了スシ
リコン、アモルファスゲルマニウム及ヒフモル７アスシ
リコンーゲルマニウムのうち□から運んだものの暦によ
シ形威されて−ることを１黴とするニレ゛′クトロル宅
ネツセンス装曹′噌２）半導体層とエレク゛）ロルミネ
ツ□センス層との積層体を有して成るエレクトシル主ネ
ツセンス装置め製造方ｔｊｃＫお―て、前記半導体層を
・真空槽内ｋ”お―て活性水素瀝び水素イオンの存在下
においてシリコン及びゲル誓ニウムの少くとも一方を蒸
着せしめことにより形成することを特徴とするエレクト
ロルミネツセンス装置の製造方法。