JPS61214395A - 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 - Google Patents
薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法Info
- Publication number
- JPS61214395A JPS61214395A JP60053483A JP5348385A JPS61214395A JP S61214395 A JPS61214395 A JP S61214395A JP 60053483 A JP60053483 A JP 60053483A JP 5348385 A JP5348385 A JP 5348385A JP S61214395 A JPS61214395 A JP S61214395A
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- Japan
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- thin film
- light
- emitting layer
- sputtering
- luminescent
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は発光層に電界を印加することにより発光を呈す
る薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法に関する
。
る薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法に関する
。
代表的な薄膜エレクトロルミネセンス（以下ＥＬと略記
する）である二重絶縁型ＥＬ素子の基本的断面構造を第
２図に示す。図において、ガラス等の基板１の上にＩＴ
Ｏ等の透明電極２、第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁
層５、背面電極６が順次積層されている。各層は真空蒸
着法、スパッタ法、プラズマあるいは光ＣＶＤ法、有機
金属ＣＶＤ法あるいは原子層エピタキシャル法等により
作製される。
する）である二重絶縁型ＥＬ素子の基本的断面構造を第
２図に示す。図において、ガラス等の基板１の上にＩＴ
Ｏ等の透明電極２、第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁
層５、背面電極６が順次積層されている。各層は真空蒸
着法、スパッタ法、プラズマあるいは光ＣＶＤ法、有機
金属ＣＶＤ法あるいは原子層エピタキシャル法等により
作製される。
発光層４はＺｎＳあるいはＺｎ５ｅ等のＩＩ−ＶＩ化合
物半導体薄膜からなり、適当な発光中心を添加すること
により発光中心固有の電界発光が生じる。発光中心とし
て、例えばＭｎを添加した場合は黄橙色、ＴｂＦ３を添
加した場合は緑色、ＳｍＦ３を添加した場合は赤色の電
界発光を得ることができる。電界発光は発光層に１０６
Ｖ／ｃｍ程度の高電界が印加されることにより、電界加
速された電子が発光中心を衝突励起して生じていること
が知られている。上記素子に高電界を印加するときＺｎ
、Ｓ、Ｚｎ５ｅ等の発光層４において局所的に過大電流
が流れ絶縁破壊に至ることを防止すると共に湿気等によ
る素子劣化を防止する目的のため、ＹｚＯｓ、Ａｆ２０
３等の絶縁層３，５でサンドイッチされた構造となって
いる。このような二重絶縁構造を有する交流駆動式薄膜
ＥＬ素子において実用的な発光輝度特性が得られている
ものは、Ｍｎを発光中心とした黄橙色のＺｎＳ ：Ｍｎ
ＥＬ素子のみである。Ｔ ｂ Ｆ３． Ｓ ｍ Ｆ３等
の希土類フッ化物（以下１ｎＦｓと略記する）を発光中
心とするＥＬ素子は、ＺｎＳ ：ＭｎＥＬ素子の数分の
１以下の輝度しか得られていない。従って、黄橙色以外
の発光色について充分な発光輝度及び発光効率を得るこ
とができれば、これらの各種発光色のＥＬ素子を用いて
ポータプルな多色平面型ディスプレイが実現でき、多方
面への応用が可能となる。
物半導体薄膜からなり、適当な発光中心を添加すること
により発光中心固有の電界発光が生じる。発光中心とし
て、例えばＭｎを添加した場合は黄橙色、ＴｂＦ３を添
加した場合は緑色、ＳｍＦ３を添加した場合は赤色の電
界発光を得ることができる。電界発光は発光層に１０６
Ｖ／ｃｍ程度の高電界が印加されることにより、電界加
速された電子が発光中心を衝突励起して生じていること
が知られている。上記素子に高電界を印加するときＺｎ
、Ｓ、Ｚｎ５ｅ等の発光層４において局所的に過大電流
が流れ絶縁破壊に至ることを防止すると共に湿気等によ
る素子劣化を防止する目的のため、ＹｚＯｓ、Ａｆ２０
３等の絶縁層３，５でサンドイッチされた構造となって
いる。このような二重絶縁構造を有する交流駆動式薄膜
ＥＬ素子において実用的な発光輝度特性が得られている
ものは、Ｍｎを発光中心とした黄橙色のＺｎＳ ：Ｍｎ
ＥＬ素子のみである。Ｔ ｂ Ｆ３． Ｓ ｍ Ｆ３等
の希土類フッ化物（以下１ｎＦｓと略記する）を発光中
心とするＥＬ素子は、ＺｎＳ ：ＭｎＥＬ素子の数分の
１以下の輝度しか得られていない。従って、黄橙色以外
の発光色について充分な発光輝度及び発光効率を得るこ
とができれば、これらの各種発光色のＥＬ素子を用いて
ポータプルな多色平面型ディスプレイが実現でき、多方
面への応用が可能となる。
従来ＬＴＩＦ３を発光中心としてＥＬ素子は、発光母体
に適当量の１ｎＦｓを混合し焼結したペレットを電子ビ
ーム加熱により真空蒸着して作製している。例えば、緑
色発光を示すＥＬ素子は、一般にＺｎＳを発光母体とし
、これにＴｂＦｓを２ｍｏ１％前後添加したペレットで
作製する。通常、この方法で作製したＥＬ素子は、発光
層中にＴｂＦ３が数ミクロン程度のクラスタ状に存在し
、この組成不均一が発光輝度及び発光効率を低下させる
一因であると言われている。
に適当量の１ｎＦｓを混合し焼結したペレットを電子ビ
ーム加熱により真空蒸着して作製している。例えば、緑
色発光を示すＥＬ素子は、一般にＺｎＳを発光母体とし
、これにＴｂＦｓを２ｍｏ１％前後添加したペレットで
作製する。通常、この方法で作製したＥＬ素子は、発光
層中にＴｂＦ３が数ミクロン程度のクラスタ状に存在し
、この組成不均一が発光輝度及び発光効率を低下させる
一因であると言われている。
一方スバッタ法による成膜は、近年生産性の向上が図ら
れ、ＥＬ素素子膜膜技術して検討されている。斯かるス
パッタ法によって発光層を形成すれば、真空蒸着法によ
る成膜とは異なり、ＬｎＦ３系の発光中心物質が膜内で
クラスタ状に存在することが少なくなり、これによって
発光が均一となり且つ低電界での絶縁破壊も非常に少な
くなるという利点が生じる。しかしながら反面において
、一般的に、条件に依存してスパッタガスが膜中に混入
し、このため電子の平均自由行程が減少し、非発光遷移
中心が形成されやすいという欠点を有している。更に、
スパッタ膜の化学量論比のずれが生じること、例えば、
ＺｎＳ膜でＳ欠損を生じることも発光特性を悪くしてい
る。
れ、ＥＬ素素子膜膜技術して検討されている。斯かるス
パッタ法によって発光層を形成すれば、真空蒸着法によ
る成膜とは異なり、ＬｎＦ３系の発光中心物質が膜内で
クラスタ状に存在することが少なくなり、これによって
発光が均一となり且つ低電界での絶縁破壊も非常に少な
くなるという利点が生じる。しかしながら反面において
、一般的に、条件に依存してスパッタガスが膜中に混入
し、このため電子の平均自由行程が減少し、非発光遷移
中心が形成されやすいという欠点を有している。更に、
スパッタ膜の化学量論比のずれが生じること、例えば、
ＺｎＳ膜でＳ欠損を生じることも発光特性を悪くしてい
る。
また、真空蒸着法あるいはスパッタ法では発光層を形成
した後に熱処理することで発光層の結晶性等を改善する
ことができ、これによって発光輝度が高くなり且つ発光
閾値電圧が低下する。しかし、Ｌ ｎ Ｆ ｓ系の発光
中心を添加したＥＬ素子は、約４００〜５００℃以上の
熱処理では発光輝度が減少し、発光効率が低下する場合
が多いという欠点を有する。
した後に熱処理することで発光層の結晶性等を改善する
ことができ、これによって発光輝度が高くなり且つ発光
閾値電圧が低下する。しかし、Ｌ ｎ Ｆ ｓ系の発光
中心を添加したＥＬ素子は、約４００〜５００℃以上の
熱処理では発光輝度が減少し、発光効率が低下する場合
が多いという欠点を有する。
本発明の目的は、Ｌ ｎ Ｆ ｓ系の発光中心が添加さ
れる薄膜ＥＬ素子において前記発光中心を発光層中に均
一に分布させることによって、高い発光輝度を有し且つ
高効率で発光するＥＬ素子を得る薄膜エレクトロルミネ
センス素子の製造方法を提供することにある。
れる薄膜ＥＬ素子において前記発光中心を発光層中に均
一に分布させることによって、高い発光輝度を有し且つ
高効率で発光するＥＬ素子を得る薄膜エレクトロルミネ
センス素子の製造方法を提供することにある。
本発明は、少なくとも一方が透明である電極対の間に少
なくとも一層以上の絶縁層と発光層を備えた薄膜エレク
トロルミネセンス素子を製造するにあたり、前記発光層
を、ＩＩ−ＶＩ族化合物の発光母体に希土類フッ化物を
添加して成るターゲットに対してＳ＝Ｆ’ｚ、 Ｓ Ｆ
２． Ｓ Ｆ４．３２Ｆ＋。、ＳＦｇのうちいずれか一
種又は二種以上の７ツ化イオウを含むガスによるスパッ
タ法を用いて形成することを特徴としている。
なくとも一層以上の絶縁層と発光層を備えた薄膜エレク
トロルミネセンス素子を製造するにあたり、前記発光層
を、ＩＩ−ＶＩ族化合物の発光母体に希土類フッ化物を
添加して成るターゲットに対してＳ＝Ｆ’ｚ、 Ｓ Ｆ
２． Ｓ Ｆ４．３２Ｆ＋。、ＳＦｇのうちいずれか一
種又は二種以上の７ツ化イオウを含むガスによるスパッ
タ法を用いて形成することを特徴としている。
本発明はスパッタ成膜によりＥＬ素子の発光層を形成す
る上で、スパッタガスにフッ化イオウガスを含む混合ガ
スを用いることで、高輝度で高効率なＥＬ素子を提供す
ることを特徴としている。
る上で、スパッタガスにフッ化イオウガスを含む混合ガ
スを用いることで、高輝度で高効率なＥＬ素子を提供す
ることを特徴としている。
ＳＦｓガスは一般に電気絶縁ガスあるいはエツチングガ
スとして知られている。ＳＦ、ガス１００％では普通ス
パッタ成膜するための放電が著しく困難か、あるいは不
安定な放電しか得られない。
スとして知られている。ＳＦ、ガス１００％では普通ス
パッタ成膜するための放電が著しく困難か、あるいは不
安定な放電しか得られない。
本発明に先立ちＳＦ、ガス１００％で実験したところ、
スパッタ成膜ができなかったり、再現性の乏しい膜質し
か得られなかったが、適当量のＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガ
スを混入したところ安定な放電が得られ、膜質も再現性
あるものが得られた。
スパッタ成膜ができなかったり、再現性の乏しい膜質し
か得られなかったが、適当量のＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガ
スを混入したところ安定な放電が得られ、膜質も再現性
あるものが得られた。
このＳＦ、ガスを含む混合ガスで、Ｚｎ５ＳＺｎｓｅ等
ＩＩ−ＶＩ化合物にＴｂＦ３、Ｔ ｍ Ｆ ｓ、ＳｍＦ
３等のＬｎＦｊ系の発光中心物質を適当量添加し、焼結
したターゲットを用いスパッタ成膜し、ＥＬ素子を作製
した。この特性を評価したところ、発光が広い面積にわ
たり均一で、かつ高輝度、高効率なＥＬ素子が得られ、
これにより本発明を成すに至った。またＳＦｓ以外に５
ａＦｚ、ＳＦ２．ＳＦ、。
ＩＩ−ＶＩ化合物にＴｂＦ３、Ｔ ｍ Ｆ ｓ、ＳｍＦ
３等のＬｎＦｊ系の発光中心物質を適当量添加し、焼結
したターゲットを用いスパッタ成膜し、ＥＬ素子を作製
した。この特性を評価したところ、発光が広い面積にわ
たり均一で、かつ高輝度、高効率なＥＬ素子が得られ、
これにより本発明を成すに至った。またＳＦｓ以外に５
ａＦｚ、ＳＦ２．ＳＦ、。
Ｓ ２ Ｆ ＋。等のフッ化イオウガスを使用しても良
好な結果が得られた。高輝度、高効率なＥＬ素子が得ら
れた原因については、不明確な点が多いが、フッ化イオ
ウガスの混合ガスで発光層をスパッタ成膜したことで、 （１）スパッタで不足したと考えられるＳおよびＦ原子
が、フッ化イオウガスを用いることで補われ、この為、
高温アニールでも安定に発光中心が存在でき、効率をあ
げることが可能となった（２）たとえ、フッ化イオウの
スパッタガスが膜中に混入しても、特性劣化させる働き
をしていない 等が考えられる。
好な結果が得られた。高輝度、高効率なＥＬ素子が得ら
れた原因については、不明確な点が多いが、フッ化イオ
ウガスの混合ガスで発光層をスパッタ成膜したことで、 （１）スパッタで不足したと考えられるＳおよびＦ原子
が、フッ化イオウガスを用いることで補われ、この為、
高温アニールでも安定に発光中心が存在でき、効率をあ
げることが可能となった（２）たとえ、フッ化イオウの
スパッタガスが膜中に混入しても、特性劣化させる働き
をしていない 等が考えられる。
以下に、図面を用いて本発明の一実施例を説明する。
本発明に係る薄膜エレクトロルミネセンス素子の構造自
体は前述の第２図で示した構造と同じである。従って構
造については第２図を用いて説明する。本実施例に係る
薄膜ＥＬ素子においては発光層４を、スパッタ法を適用
したＺｎＳ ：ＴｂＦ３膜で形成している。
体は前述の第２図で示した構造と同じである。従って構
造については第２図を用いて説明する。本実施例に係る
薄膜ＥＬ素子においては発光層４を、スパッタ法を適用
したＺｎＳ ：ＴｂＦ３膜で形成している。
製造工程を詳述する。ガラス等の透光性基板１上に透明
電極２を形成し、この透明電極２の上にマグネトロンス
パッタ装置によってＢ ａ Ｔ ｉＯ３゜Ｔ ａ ｔ
Ｏｓ ＊あるいはＴａｘｅｓと、Ｓｉｎ、とを粉末混合
して焼結したターゲットを用いて、約０．３〜０．６ミ
クロンの厚みの第１絶縁層３を形成する。
電極２を形成し、この透明電極２の上にマグネトロンス
パッタ装置によってＢ ａ Ｔ ｉＯ３゜Ｔ ａ ｔ
Ｏｓ ＊あるいはＴａｘｅｓと、Ｓｉｎ、とを粉末混合
して焼結したターゲットを用いて、約０．３〜０．６ミ
クロンの厚みの第１絶縁層３を形成する。
続いてマグネトロンスパッタ装置に右いて１００％のＳ
Ｆ、ガスをスパッタ室内に０，Ｓ〜３．ＯＸ １０−２
’ｆｏｒｒで導入し、基板温度１８０℃にて約０，Ｓミ
クロンの厚みの発光層４を形成する。その後、５００℃
で真空熱処理を行う。しかる後に、マグネトロンスパッ
タ装置によって前記第１絶縁層３を作る際と同一の条件
で約０，Ｓミクロンの厚みの第２絶縁層５を形成する。
Ｆ、ガスをスパッタ室内に０，Ｓ〜３．ＯＸ １０−２
’ｆｏｒｒで導入し、基板温度１８０℃にて約０，Ｓミ
クロンの厚みの発光層４を形成する。その後、５００℃
で真空熱処理を行う。しかる後に、マグネトロンスパッ
タ装置によって前記第１絶縁層３を作る際と同一の条件
で約０，Ｓミクロンの厚みの第２絶縁層５を形成する。
最後にＡＩ！等の金属を真空蒸着して背面電極６を形成
し、薄膜ＥＬ素子を完成する。
し、薄膜ＥＬ素子を完成する。
上記において、発光層４は、先ずＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ等の
ＩＩ−ＶＩ化合物から成る発光母体にＴｂＦ３の希土類
フッ化物を発光中心物質として適当量添加し、焼結して
ターゲットを形成し、次いでこのターゲットに対し上記
スパッタ法を適用して形成している。なおＴｂＦ３の代
わりにＴｍＦ３、ＳｍＦ、等を用いることも可能である
。
ＩＩ−ＶＩ化合物から成る発光母体にＴｂＦ３の希土類
フッ化物を発光中心物質として適当量添加し、焼結して
ターゲットを形成し、次いでこのターゲットに対し上記
スパッタ法を適用して形成している。なおＴｂＦ３の代
わりにＴｍＦ３、ＳｍＦ、等を用いることも可能である
。
第１図は、本発明に係る製造方法で作った薄膜ＥＬ素子
と従来の製造方法で作った薄膜ＥＬ素子との間において
発光輝度と発光効率の熱処理温度依存性を比較して示し
たものである。横軸は真空熱処理温度を表わし、第１図
中実線は発光輝度の特性を、破線は発光効率の特性を表
わすものとする。第１図に示す如く、従来方法によって
作った薄膜ＥＬ素子においては、発光層を形成した後の
５００℃の真空熱処理によって発光輝度７及び発光効率
８が飽和又は低下傾向を示すのに対して、本発明の方法
で作った薄膜ＥＬ素子においては発光輝度９及び発光効
率１０について斯かる傾向は見られず、むしろいずれも
更に増加する傾向を示している。また発光状態も広い面
積範囲にわたって均一となり、絶縁破壊も少なく、信頼
性及び再現性にすぐれるという特長を有しており、頗る
実用的である。
と従来の製造方法で作った薄膜ＥＬ素子との間において
発光輝度と発光効率の熱処理温度依存性を比較して示し
たものである。横軸は真空熱処理温度を表わし、第１図
中実線は発光輝度の特性を、破線は発光効率の特性を表
わすものとする。第１図に示す如く、従来方法によって
作った薄膜ＥＬ素子においては、発光層を形成した後の
５００℃の真空熱処理によって発光輝度７及び発光効率
８が飽和又は低下傾向を示すのに対して、本発明の方法
で作った薄膜ＥＬ素子においては発光輝度９及び発光効
率１０について斯かる傾向は見られず、むしろいずれも
更に増加する傾向を示している。また発光状態も広い面
積範囲にわたって均一となり、絶縁破壊も少なく、信頼
性及び再現性にすぐれるという特長を有しており、頗る
実用的である。
上記実施例ではＳＦ４ガス１００％を用いたが、放電を
より安定にするためにＡｒ等の不活性ガスを含む混合ガ
スを使用することもできる。またＳ２Ｆ２．ＳＦ２．Ｓ
２Ｆ＋。、ＳＦ、等のその他のイオウガスを単一で又は
混合で用いても同様の結果を得ることができる。
より安定にするためにＡｒ等の不活性ガスを含む混合ガ
スを使用することもできる。またＳ２Ｆ２．ＳＦ２．Ｓ
２Ｆ＋。、ＳＦ、等のその他のイオウガスを単一で又は
混合で用いても同様の結果を得ることができる。
また発光母体としてＺｎ５ｘＳｅ＋−ｘを用いることも
可能である。
可能である。
更に、第１絶縁層３、第２絶縁層５のいずれか一方を除
去して、片絶縁構造とすればＥＬ素子駆動電圧を低電圧
にすることもできる。
去して、片絶縁構造とすればＥＬ素子駆動電圧を低電圧
にすることもできる。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、希土類
フッ化物を発光中心とするＥＬ素子において、フッ化イ
オウを含むガスを用いたスパッタ法で発光層を形成する
ようにしたため、発光輝度及び発光効率を向上すること
ができ且つ発光を均一に行わせることができる。
フッ化物を発光中心とするＥＬ素子において、フッ化イ
オウを含むガスを用いたスパッタ法で発光層を形成する
ようにしたため、発光輝度及び発光効率を向上すること
ができ且つ発光を均一に行わせることができる。
第１図は本発明の製造方法によって得た薄膜ＥＬ素子と
従来の製造方法によって得た薄膜ＥＬ素子の発光輝度、
発光効率の熱処理温度依存性を比較して示す図、 第２図は従来及び本発明の薄膜ＥＬ素子の構造を示す断
面図である １ ・・・・・・ ガラス基板 ２ ・・・・・・ 透明電極 ３ ・・・・・・ 第１絶縁層 ４ ・・・・・・ 発光層 ５ ・・・・・・ 第２絶縁層 ６ ・・・・・・ 背面電極 糞墾魅処理温度 第１図 第２図
従来の製造方法によって得た薄膜ＥＬ素子の発光輝度、
発光効率の熱処理温度依存性を比較して示す図、 第２図は従来及び本発明の薄膜ＥＬ素子の構造を示す断
面図である １ ・・・・・・ ガラス基板 ２ ・・・・・・ 透明電極 ３ ・・・・・・ 第１絶縁層 ４ ・・・・・・ 発光層 ５ ・・・・・・ 第２絶縁層 ６ ・・・・・・ 背面電極 糞墾魅処理温度 第１図 第２図
Claims (1)
- （１）少なくとも一方が透明である電極対の間に少なく
とも一層以上の絶縁層と発光層を備えた薄膜エレクトロ
ルミネセンス素子を製造するにあたり、前記発光層を、
II−VI族化合物の発光母体に希土類フッ化物を添加して
成るターゲットに対してＳ＿２Ｆ＿２，ＳＦ＿２，ＳＦ
＿４，Ｓ＿２Ｆ＿１＿０，ＳＦ＿６のうちいずれか一種
又は二種以上のフッ化イオウを含むガスによるスパッタ
法を用いて形成することを特徴とする薄膜エレクトロル
ミネセンス素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60053483A JPS61214395A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60053483A JPS61214395A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61214395A true JPS61214395A (ja) | 1986-09-24 |
Family
ID=12944086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60053483A Pending JPS61214395A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61214395A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5482603A (en) * | 1992-05-07 | 1996-01-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method of producing electroluminescence emitting film |
-
1985
- 1985-03-19 JP JP60053483A patent/JPS61214395A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5482603A (en) * | 1992-05-07 | 1996-01-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method of producing electroluminescence emitting film |
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