JPS6269571A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPS6269571A JPS6269571A JP60209339A JP20933985A JPS6269571A JP S6269571 A JPS6269571 A JP S6269571A JP 60209339 A JP60209339 A JP 60209339A JP 20933985 A JP20933985 A JP 20933985A JP S6269571 A JPS6269571 A JP S6269571A
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- light
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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、Ｏ，Ａ機器等に使用される光源或いは表示に
使用される発光素子に関する。
使用される発光素子に関する。
従来、発光素子の発光層を構成する材料としては、種々
のものが報告されているが、その中でも例えばＡｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ。
のものが報告されているが、その中でも例えばＡｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ。
土ヱ（１９８３）、ＰＰ４３２−４３４．Ｈ。
Ｍｕｎｅｋａｔａ、Ｈ，Ｋｕｋｉｍｏｔｏ、やＪｐｎ、
Ｊ 、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、２１ （１９８２）Ｐ
Ｐ４７３−４７５．に、Ｔａｋａｈａｓｈｉ他、に記載
されている水素化アモルファスシリコンカーバイドは、
単結晶シリコンと同様の半導体工学の適用が可能である
こと、及び潜在的には優れた特性を有している可能性が
あること等の為に注目されている材料の１つである。
Ｊ 、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、２１ （１９８２）Ｐ
Ｐ４７３−４７５．に、Ｔａｋａｈａｓｈｉ他、に記載
されている水素化アモルファスシリコンカーバイドは、
単結晶シリコンと同様の半導体工学の適用が可能である
こと、及び潜在的には優れた特性を有している可能性が
あること等の為に注目されている材料の１つである。
」二記引用文献に記載された水素化アモルファスシリコ
ンカーバイドを発光材料に用いた発光素子は発光層を絶
縁層で挟持した二重絶縁構造を有する。
ンカーバイドを発光材料に用いた発光素子は発光層を絶
縁層で挟持した二重絶縁構造を有する。
しかしながら、この様な構成の従来報告されている発光
素子では、十分な発光量の可視光領域の発光が得られて
おらず、加えて発光強度が弱く、寿命も短い、発光特性
の安定性に欠けると実用的には改良すべき点の多くを残
しており、Ｏ，Ａ機器等に使用される光源素子や表示素
子としては、未だ工業化されるには至っていない。
素子では、十分な発光量の可視光領域の発光が得られて
おらず、加えて発光強度が弱く、寿命も短い、発光特性
の安定性に欠けると実用的には改良すべき点の多くを残
しており、Ｏ，Ａ機器等に使用される光源素子や表示素
子としては、未だ工業化されるには至っていない。
本発明は、上記従来の欠点を改良した発光素子を提供す
ることを主たる目的とする。
ることを主たる目的とする。
本発明の別の目的は、可視波長領域に発光ピークと充分
な発光量を有し、発光効率と再現性の向上を計った発光
素子を提供することである。
な発光量を有し、発光効率と再現性の向上を計った発光
素子を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、発光特性の安定性と寿命を
飛躍的に向」ニさせた発光素子を提供することである。
飛躍的に向」ニさせた発光素子を提供することである。
本発明の発光素子はシリコン原子（Ｓ ｉ）と炭素原子
（Ｃ）と弗素原子（Ｆ）を含む非単結晶材料で構成され
た発光層と、該発光層と重ね合わせられた電気的絶縁層
と、これ等の発光層と絶縁層とを挟持し電気的に接続さ
れた少なくとも一対の電極とを有し、前記発光層の局在
準位密度がミツドギャップで５ Ｘ １０１６ｃｍ−３
・ｅＶ−１以下である事を特徴とする。
（Ｃ）と弗素原子（Ｆ）を含む非単結晶材料で構成され
た発光層と、該発光層と重ね合わせられた電気的絶縁層
と、これ等の発光層と絶縁層とを挟持し電気的に接続さ
れた少なくとも一対の電極とを有し、前記発光層の局在
準位密度がミツドギャップで５ Ｘ １０１６ｃｍ−３
・ｅＶ−１以下である事を特徴とする。
本発明の発光素子は、」二記の構成とすることによって
、可視波長領域に発光ピークを有すると共に充分な発光
量を得、発光効率と再現性を高めることが出来、発光特
性の安定性と寿命を飛躍的に向上させることが出来る。
、可視波長領域に発光ピークを有すると共に充分な発光
量を得、発光効率と再現性を高めることが出来、発光特
性の安定性と寿命を飛躍的に向上させることが出来る。
以下、本発明を図面に従って具体的に説明する。
第１図は、本発明の発光素子の好適な実施態様例の層構
成を示す模式的層構成図である。
成を示す模式的層構成図である。
第１図に示される発光素子は、基体１０１１に設けられ
た下部電極１０２ Ｊ：に、電気的絶縁層１０３．発光
層１０４及び該発光層１０４上に設けられた上部電極１
０５とで構成されている。
た下部電極１０２ Ｊ：に、電気的絶縁層１０３．発光
層１０４及び該発光層１０４上に設けられた上部電極１
０５とで構成されている。
絶縁層１０３は、図示とは別の態様として発光層１０４
と電極１０５との間に設けることも出来る。
と電極１０５との間に設けることも出来る。
第１図に示す発光素子を面状発光素子として使用する場
合には、電極１０２又は／及び電極１０５は発光色の色
までも利用するのであれば、透明であることが必要であ
り１発光量を利用するのであれば、発光する光に対して
透光性であるのが望ましい。電極１０２側より発光々を
取り出す場合には、基体１０１は電極１０２と同様透明
であるか若しくは発光する光に対して透光性であること
が望ましい。
合には、電極１０２又は／及び電極１０５は発光色の色
までも利用するのであれば、透明であることが必要であ
り１発光量を利用するのであれば、発光する光に対して
透光性であるのが望ましい。電極１０２側より発光々を
取り出す場合には、基体１０１は電極１０２と同様透明
であるか若しくは発光する光に対して透光性であること
が望ましい。
本発明において、発光層は、シリコン原子（Ｓｉ）と炭
素原子（Ｃ）と弗素原子（Ｆ）を含み、必要に応じて水
素原子（Ｈ）を含む非単結晶シリコン（以後、ｒｎｏｎ
−ＳｉＣ：Ｆ（Ｈ）」と略記する）で構成される。
素原子（Ｃ）と弗素原子（Ｆ）を含み、必要に応じて水
素原子（Ｈ）を含む非単結晶シリコン（以後、ｒｎｏｎ
−ＳｉＣ：Ｆ（Ｈ）」と略記する）で構成される。
発光層中に含有される弗素原子（Ｆ）は、シリコン原子
及び炭素原子の自由ダングリングボンドを補償し、その
含有量は形成される層の半導体特性、光学的特性、構造
的安定性、耐熱性、及び素子の発光特性を左右する重要
因子であって、本発明においては、弗素原子（Ｆ）の含
有量は、シリコン原子と炭素原子との和に対して、好適
には５原子ＰＰＭ〜２５原子％、より好適にはｌＯ原子
ＰＰＭ〜２０原子％、最適には５０原子ＰＰＭ−１５原
子％とされるのが望ましい。必要に応じて含有される水
素原子（Ｈ）の含有量は、弗素原子（Ｆ）の含有量との
関係、及び素子に要求される素子特性に応じて適宜所望
に従って決定されるが、シリコン原子及び炭素原子の和
に対して好適には０．０１〜３５原子％、より好適には
０．１〜３０原子％、最適には１〜３０原子％とされる
のが望ましい。又、弗素原子（Ｆ）と水素原子（Ｈ）の
総和量は最大４０原子％を越えない様に夫々の原子が層
中に含有されるのが望ましい。
及び炭素原子の自由ダングリングボンドを補償し、その
含有量は形成される層の半導体特性、光学的特性、構造
的安定性、耐熱性、及び素子の発光特性を左右する重要
因子であって、本発明においては、弗素原子（Ｆ）の含
有量は、シリコン原子と炭素原子との和に対して、好適
には５原子ＰＰＭ〜２５原子％、より好適にはｌＯ原子
ＰＰＭ〜２０原子％、最適には５０原子ＰＰＭ−１５原
子％とされるのが望ましい。必要に応じて含有される水
素原子（Ｈ）の含有量は、弗素原子（Ｆ）の含有量との
関係、及び素子に要求される素子特性に応じて適宜所望
に従って決定されるが、シリコン原子及び炭素原子の和
に対して好適には０．０１〜３５原子％、より好適には
０．１〜３０原子％、最適には１〜３０原子％とされる
のが望ましい。又、弗素原子（Ｆ）と水素原子（Ｈ）の
総和量は最大４０原子％を越えない様に夫々の原子が層
中に含有されるのが望ましい。
シリコン原子（Ｓ ｉ）と炭素原子（Ｃ）の割合は、適
宜所望に従って選択することによって、発光ピーク波長
９発光強度を調整することが出来、本発明においてはＳ
ｉｘＣ１−ｘのＸの値で示せば、好適には０．０５≦Ｘ
≦０．９９、より好適には０．１≦Ｘ≦０．９、最適に
は０．１５≦Ｘ≦０．８５とされるのが望ましい。
宜所望に従って選択することによって、発光ピーク波長
９発光強度を調整することが出来、本発明においてはＳ
ｉｘＣ１−ｘのＸの値で示せば、好適には０．０５≦Ｘ
≦０．９９、より好適には０．１≦Ｘ≦０．９、最適に
は０．１５≦Ｘ≦０．８５とされるのが望ましい。
本発明においては、光ＣＶＤ法（光エネルギーを反応に
利用した化学的気相法による堆積膜形成法）の採用によ
り前述の構成をケえることが出来るものであり、発光層
を形成する為の原料物質も光ＣＶＤ法に適合するものを
選択して使用するのが望ましい。
利用した化学的気相法による堆積膜形成法）の採用によ
り前述の構成をケえることが出来るものであり、発光層
を形成する為の原料物質も光ＣＶＤ法に適合するものを
選択して使用するのが望ましい。
発光層１０４は、ｎｏｎ−３ｉＣ： Ｆ （Ｈ）で構成
されるものであるが、好ましくは所謂真性（１型）の半
導体特性を示す層として作成されるのが望ましい。ｎｏ
ｎ−ＳｉＣ： Ｆ （Ｈ）で構成される層は、その一般
的傾向より所謂Ｐ型又はＮ型の不純物を含有しない場合
には僅かにＮ型傾向を示すので、発光層１０４を■型伝
導層とするには、僅かにＰ型不純物を含有させる。
されるものであるが、好ましくは所謂真性（１型）の半
導体特性を示す層として作成されるのが望ましい。ｎｏ
ｎ−ＳｉＣ： Ｆ （Ｈ）で構成される層は、その一般
的傾向より所謂Ｐ型又はＮ型の不純物を含有しない場合
には僅かにＮ型傾向を示すので、発光層１０４を■型伝
導層とするには、僅かにＰ型不純物を含有させる。
発光層１０４は、発光特性は僅かに低下はするが、Ｐ型
又はＮ型の不純物を含有しない所謂ノンドープ層とする
ことも出来る。
又はＮ型の不純物を含有しない所謂ノンドープ層とする
ことも出来る。
発光層１０４をＩ型伝導層とするには、層形成する際に
Ｐ型伝導特性を与えるＰ型不純物を含有させるか或いは
既にｎｏｎ−３ｉＣ：Ｆ（Ｈ）で構成された層中に、Ｐ
型の不純物をイオンインプランテーション法等の手段で
注入してやれば良い。
Ｐ型伝導特性を与えるＰ型不純物を含有させるか或いは
既にｎｏｎ−３ｉＣ：Ｆ（Ｈ）で構成された層中に、Ｐ
型の不純物をイオンインプランテーション法等の手段で
注入してやれば良い。
Ｐ型不純物としては、所謂周期律表第り族に属する原子
（第り族原子）、即ちＢ（硼素）。
（第り族原子）、即ちＢ（硼素）。
ＡＪＩ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）。
Ｉｎ（インジウム）、Ｔｅ（タリウム）等があり、殊に
好適に用いられるのは、Ｂ、Ｇａである。
好適に用いられるのは、Ｂ、Ｇａである。
電気的絶縁層１０３を構成する材料としては、電気的に
良好な絶縁特性を有し、発光層１０４での発光々を効率
良く外部に取り出すのに悪影響をケえないもので、成膜
が容易なものであれば大概のものを採用することが出来
る。
良好な絶縁特性を有し、発光層１０４での発光々を効率
良く外部に取り出すのに悪影響をケえないもので、成膜
が容易なものであれば大概のものを採用することが出来
る。
絶縁層１０３は、基体１０１側より発光々を外部に取り
出す為には、発光々に対して透明性である必要がある。
出す為には、発光々に対して透明性である必要がある。
絶縁層１０３を構成する材料として、本発明において、
好適に使用されるのは具体的にはＹ２Ｏ３，５ｉ０２．
非晶質の酸化シリコン（ａ−３ｉｘＯ１−ｘ但し、Ｏく
ｘ＜１）、ＨｆＯ２，５ｆ３Ｎ４ 、非晶質の窒化シリ
コン（ａ−３ｉｙＮｌ−ｙ但し、ｏ＜ｙ＜１）、Ａ見２
０３ 、ＰｂＴｉＯ２、非晶質のＢａＴｉＯ３、Ｔａ２
０５等を挙げることが出来る。
好適に使用されるのは具体的にはＹ２Ｏ３，５ｉ０２．
非晶質の酸化シリコン（ａ−３ｉｘＯ１−ｘ但し、Ｏく
ｘ＜１）、ＨｆＯ２，５ｆ３Ｎ４ 、非晶質の窒化シリ
コン（ａ−３ｉｙＮｌ−ｙ但し、ｏ＜ｙ＜１）、Ａ見２
０３ 、ＰｂＴｉＯ２、非晶質のＢａＴｉＯ３、Ｔａ２
０５等を挙げることが出来る。
第２図には、本発明の発光素子の別の好適な実施態様例
が示される。
が示される。
第２図に示す発光素子は、その構造は基本的には第１図
に示す発光素子と同様である。
に示す発光素子と同様である。
第２図に示す発光素子は、ガラス等の透明な基体２０１
上に、順に透明電極２０２．絶縁層２０３、発光層２０
４．金属電極２０５が積層された層構造を有し、電極２
０２及び金属電極２０５には夫々パルス状の又は鋸歯状
の高周波高電界を印加する為の電源２０６の接続端子が
電気的に接続されている。
上に、順に透明電極２０２．絶縁層２０３、発光層２０
４．金属電極２０５が積層された層構造を有し、電極２
０２及び金属電極２０５には夫々パルス状の又は鋸歯状
の高周波高電界を印加する為の電源２０６の接続端子が
電気的に接続されている。
第２図に示す発光素子の場合、高周波電源２０７によっ
て高周波電界が印加されると、発光層２０４より発光が
起こり、発光した光は絶縁層２０３．透明電極２０２．
基体２０１を透過して外部へ放出される。
て高周波電界が印加されると、発光層２０４より発光が
起こり、発光した光は絶縁層２０３．透明電極２０２．
基体２０１を透過して外部へ放出される。
このときの発光の過程は、以下の様に考えられる。すな
わち、絶縁層２０３と発光層２０４との界面に形成され
る界面準位に捕えられていた電子−正孔対が、電界によ
って加速され、衝突して発光再結合する過程と、金属電
極２０５と発光層２０４との界面に生じるショットキー
障壁を通して高いエネルギーの電子が注入される過程と
が励起高周波高電界の半サイクルごとに繰り返される。
わち、絶縁層２０３と発光層２０４との界面に形成され
る界面準位に捕えられていた電子−正孔対が、電界によ
って加速され、衝突して発光再結合する過程と、金属電
極２０５と発光層２０４との界面に生じるショットキー
障壁を通して高いエネルギーの電子が注入される過程と
が励起高周波高電界の半サイクルごとに繰り返される。
この２つの過程によってエレクトロルミネッセンス発光
が生じる。
が生じる。
本発明の発光素子は、可視域の発光波長を得る為に、発
光層の光学的バンドギャップＥｇｏｐｔは、２．ＯｅＶ
以上とされるのが望ましい。
光層の光学的バンドギャップＥｇｏｐｔは、２．ＯｅＶ
以上とされるのが望ましい。
又、発光層の光学的バンドギャップの中心（ミツドギャ
ップ）での局在準位密度は、好適には５ Ｘ Ｉ ０１
６ｃｍ０ ＊ ｅ Ｖ−１以下、より好適にぼｌ Ｘ
１０１６ｃｍ０ ｅ ｅ Ｖ−１以下とされるのが望ま
しい。
ップ）での局在準位密度は、好適には５ Ｘ Ｉ ０１
６ｃｍ０ ＊ ｅ Ｖ−１以下、より好適にぼｌ Ｘ
１０１６ｃｍ０ ｅ ｅ Ｖ−１以下とされるのが望ま
しい。
この様に、発光層の物性値を制御することによって、発
光ピーク波長を可視域の所望の波長とすること、及び再
結合の効率を飛躍的に向上させることが出来、従って発
光効率の向上を計ることが出来る。
光ピーク波長を可視域の所望の波長とすること、及び再
結合の効率を飛躍的に向上させることが出来、従って発
光効率の向上を計ることが出来る。
又、好ましくは発光層の外部量子効率を１０−４％以上
になる様に再結合の準位の分布を制御することによって
、高い強度の発光を示す発光素子を得ることが出来る。
になる様に再結合の準位の分布を制御することによって
、高い強度の発光を示す発光素子を得ることが出来る。
上述した様な特性を有する発光素子は、前記した様に光
ＣＶＤ法によって後述の条件で作成されるのが望ましい
。本発明の発光素子の作成法は、本発明の目的が達成さ
れるのであれば、光ＣＶＤ法に限定されるものではなく
、適宜所望の条件に設定して、例えばＨＯＭＯＣＶ Ｄ
法、プラズマＣＶＤ法等によって成されても良い。
ＣＶＤ法によって後述の条件で作成されるのが望ましい
。本発明の発光素子の作成法は、本発明の目的が達成さ
れるのであれば、光ＣＶＤ法に限定されるものではなく
、適宜所望の条件に設定して、例えばＨＯＭＯＣＶ Ｄ
法、プラズマＣＶＤ法等によって成されても良い。
本発明の発光素子を構成する基体を構成する材料として
は、通常発光素子分野において使用されている材料の殆
んどを挙げることが出来る。
は、通常発光素子分野において使用されている材料の殆
んどを挙げることが出来る。
基体としては、導電性でも電気絶縁性であっても良いが
、比較的耐熱性に優れているのが望ましい。
、比較的耐熱性に優れているのが望ましい。
導電性基体の場合には、基体と発光層との間に設けられ
る電極は、必ずしも設ける必要はない。
る電極は、必ずしも設ける必要はない。
導電性基体としては、ＮｉＣｒ、ステンレス。
Ａｌｌ、Ｃｒ、Ｍｏ 、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ。
Ｔｊ等を挙げることが出来る。
電気絶縁性基体としては、ポリエステル、ポリエチレン
、ポリカーボネイト、ポリアミド。
、ポリカーボネイト、ポリアミド。
等々の合成樹脂のフィルム、又はシート、或いはガラス
、セラミックス、等々を挙げることが出来る。
、セラミックス、等々を挙げることが出来る。
基体として電気絶縁性のものを採用する場合には、発光
層との間の電極として、その表面が導電処理される。
層との間の電極として、その表面が導電処理される。
例えば、ガラスであれば、その表面に、ＮｉＣｒ、ＡＭ
、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｎｂ。
、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｎｂ。
Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｎ２０３Ｓｎ０２ 、
ＩＴＯ（Ｉ ｎ２０３＋５ｎ０２）等から成る薄膜を設
けることによって導電性が付グーされ、或いはポリエス
テルフィルム等の合成樹脂フィルムであれば、Ｎ ｉＣ
ｒ 、 Ａ ｌ 、 Ａ ｇ ＋Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａ
ｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｒ。
ＩＴＯ（Ｉ ｎ２０３＋５ｎ０２）等から成る薄膜を設
けることによって導電性が付グーされ、或いはポリエス
テルフィルム等の合成樹脂フィルムであれば、Ｎ ｉＣ
ｒ 、 Ａ ｌ 、 Ａ ｇ ＋Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａ
ｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｒ。
Ｎ ｂ 、 Ｔ ａ 、 Ｖ 、 Ｔ ｉ 、 Ｐ を
等の金属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ
リング等でその表面に設け、又は前記金属でその表面を
ラミネート処理して、その表面に導電性が付与される。
等の金属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ
リング等でその表面に設け、又は前記金属でその表面を
ラミネート処理して、その表面に導電性が付与される。
次に本発明の発光素子を作成する場合の例を第３図の光
ＣｖＤ装置を以って説明する。
ＣｖＤ装置を以って説明する。
光ＣＶＤ法の場合に使用される発光層を形成するための
原料ガスとしては、シリコン原子及び弗素原子導入用と
しては、Ｓｉ２Ｆ６．ＳｉＨ２Ｆ２．ＳｉＦ４等の弗素
化シランガスを挙げることが出来、シリコン原子及び水
素原子導入用としては、一般式Ｓｉ ｎＨ２ｎ （ｎ＝
３ 。
原料ガスとしては、シリコン原子及び弗素原子導入用と
しては、Ｓｉ２Ｆ６．ＳｉＨ２Ｆ２．ＳｉＦ４等の弗素
化シランガスを挙げることが出来、シリコン原子及び水
素原子導入用としては、一般式Ｓｉ ｎＨ２ｎ （ｎ＝
３ 。
４ 、５、−−−−）で表わされる環状水素化ケイ素化
合物、Ｓ ｉ ｎＨ２ｎ＋２ （ｎ＝２、−−−一）で
表わされる直鎖状又は分岐を有する鎖状水素化ケイ素化
合物などが挙げられる。
合物、Ｓ ｉ ｎＨ２ｎ＋２ （ｎ＝２、−−−一）で
表わされる直鎖状又は分岐を有する鎖状水素化ケイ素化
合物などが挙げられる。
炭素原子導入用の原料ガスとなるのは、ＣＨ４，Ｃ２Ｈ
６，Ｃ３Ｈ８，Ｃ４Ｈ１０，Ｃ２Ｈ４，Ｃ３Ｈ６，Ｃ４
Ｈ８，Ｃ２Ｈ２，ＣＨ３Ｃ２Ｈ、Ｃ４Ｈ６等のガス状の
又は容易にガス化する炭化水素化合物を挙げることが出
来る。
６，Ｃ３Ｈ８，Ｃ４Ｈ１０，Ｃ２Ｈ４，Ｃ３Ｈ６，Ｃ４
Ｈ８，Ｃ２Ｈ２，ＣＨ３Ｃ２Ｈ、Ｃ４Ｈ６等のガス状の
又は容易にガス化する炭化水素化合物を挙げることが出
来る。
この他（ＣＨ３）２５ ｉＨ２（ＣＨ３）３ＳｉＨも使
用することが出来る。
用することが出来る。
前記の弗素化ケイ素化合物、ケイ素化合物及び炭素化合
物の夫々は、２種類以上を併用してもよいが、この場合
、各化合物によって期待される膜特性を平均化した程度
の特性、ないしは相乗的に改良された特性が得られる。
物の夫々は、２種類以上を併用してもよいが、この場合
、各化合物によって期待される膜特性を平均化した程度
の特性、ないしは相乗的に改良された特性が得られる。
また、Ｌ記の原料ガスに水素ガスを混合して使用しても
差支えない。
差支えない。
前記一般式のケイ素化合物は、光エネルギー又は比較的
低い熱エネルギーの付与により容易に化学反応を起こす
ので良質の堆積膜を形成することができ、またこれに際
し、基体温度も比較的低い温度とすることができる。ま
た、励起エネルギーは基体近傍に到達した原料ガスに一
様に或いは選択的制御的に付与ごれるが、適宜の光学系
を用いて基体の全体に照射して堆積膜を形成することも
できるし、或いは所望部分のみに選択的制御的に照射し
て部分的に堆積膜を形成することもでき、またレジスト
等を使用して所定の図形部分のみに照射し堆積膜を形成
できるなどの便利さを有している。
低い熱エネルギーの付与により容易に化学反応を起こす
ので良質の堆積膜を形成することができ、またこれに際
し、基体温度も比較的低い温度とすることができる。ま
た、励起エネルギーは基体近傍に到達した原料ガスに一
様に或いは選択的制御的に付与ごれるが、適宜の光学系
を用いて基体の全体に照射して堆積膜を形成することも
できるし、或いは所望部分のみに選択的制御的に照射し
て部分的に堆積膜を形成することもでき、またレジスト
等を使用して所定の図形部分のみに照射し堆積膜を形成
できるなどの便利さを有している。
第３図中、ｌは堆積室であり、内部の基体支持台２」−
に所望の基体３が載置される。
に所望の基体３が載置される。
４は基体加熱用のヒータであり、導線５を介して給電さ
れ、発熱する。基体温度は特に制限されないが、一般に
発光層の光学的バンド−ギャップを大きくして可視の発
光を得るためには、好ましくは３５０℃以下、より好ま
しくは３００℃以下であることが望ましい。
れ、発熱する。基体温度は特に制限されないが、一般に
発光層の光学的バンド−ギャップを大きくして可視の発
光を得るためには、好ましくは３５０℃以下、より好ま
しくは３００℃以下であることが望ましい。
６〜９は、ガス供給源であり、前記一般式で示される鎖
状水素化ケイ素化合物のうち液状のものを使用する場合
には、適宜の気化装置を具備させる。気化装置には、加
熱沸騰を利用するタイプ、液体原料中にキャリアガスを
通過させるタイプ等があり、いずれでもよい。ガス供給
源の個数は４個に限定されず、使用する前記の弗素化ケ
イ素化合物、前記一般式の水素化ケイ素化合物及び前記
炭素化合物の種類の数、希釈ガス等を使用する場合にお
いては、該希釈ガスと原料ガスとの予備混合の有無等に
応じて適宜選択される。図中、ガス供給源６〜９の符合
に、ａを付したのは分岐管、ｂを付したのは流に計、Ｃ
を伺したのは各流量計の高圧側の圧力を計測する圧力計
、ｄ又はｅを付したのは各気体流の開閉及び流量の調整
をするためのバルブである。
状水素化ケイ素化合物のうち液状のものを使用する場合
には、適宜の気化装置を具備させる。気化装置には、加
熱沸騰を利用するタイプ、液体原料中にキャリアガスを
通過させるタイプ等があり、いずれでもよい。ガス供給
源の個数は４個に限定されず、使用する前記の弗素化ケ
イ素化合物、前記一般式の水素化ケイ素化合物及び前記
炭素化合物の種類の数、希釈ガス等を使用する場合にお
いては、該希釈ガスと原料ガスとの予備混合の有無等に
応じて適宜選択される。図中、ガス供給源６〜９の符合
に、ａを付したのは分岐管、ｂを付したのは流に計、Ｃ
を伺したのは各流量計の高圧側の圧力を計測する圧力計
、ｄ又はｅを付したのは各気体流の開閉及び流量の調整
をするためのバルブである。
各ガス供給源から供給される原料ガス等は、ガス導入管
１０の途中で混合され、図示しない換気装置に付勢され
て、室１内に導入される。
１０の途中で混合され、図示しない換気装置に付勢され
て、室１内に導入される。
又は、各ガス供給源から交互に室１内に導入される。１
１は、室ｌ内に導入されるガスの圧力を計測するための
圧力計である。また、１２はガス排気管であり、堆積室
１内を減圧したり、導入ガスを強制排気するための図示
しない損気装置と接続されている。
１は、室ｌ内に導入されるガスの圧力を計測するための
圧力計である。また、１２はガス排気管であり、堆積室
１内を減圧したり、導入ガスを強制排気するための図示
しない損気装置と接続されている。
１３はレギュレータ・バルブである。原料ガス等を導入
する前に、室１内を損気し、減圧状態とする場合、室内
の気圧は、好ましくは５ｘｔｏ−５Ｔｏｒｒ以下、より
好マシくは１×１Ｏ−ＧＴｏｒｒ以下である。また、原
料ガス等を導入した状態において、室ｌ内の圧力は、好
ましくはｔｘｔｏ−２〜１００Ｔｏｒｒ、より好ましく
は５×１０−２〜１０ＴＯｒｒである。
する前に、室１内を損気し、減圧状態とする場合、室内
の気圧は、好ましくは５ｘｔｏ−５Ｔｏｒｒ以下、より
好マシくは１×１Ｏ−ＧＴｏｒｒ以下である。また、原
料ガス等を導入した状態において、室ｌ内の圧力は、好
ましくはｔｘｔｏ−２〜１００Ｔｏｒｒ、より好ましく
は５×１０−２〜１０ＴＯｒｒである。
本発明で使用する励起エネルギー供給源の一例として、
１４は光エネルギー発生装置であって、例えば水銀ラン
プ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザ、アルゴンイオン
レーザ、エキシマレーザ等が用いられる。なお、本発明
で用いる光エネルギーは紫外線エネルギーに限定されず
、原料ガスに化学反応を起こさせ堆積膜を形成すること
ができるものであれば、波長域を問うものではない。
１４は光エネルギー発生装置であって、例えば水銀ラン
プ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザ、アルゴンイオン
レーザ、エキシマレーザ等が用いられる。なお、本発明
で用いる光エネルギーは紫外線エネルギーに限定されず
、原料ガスに化学反応を起こさせ堆積膜を形成すること
ができるものであれば、波長域を問うものではない。
光エネルギー発生装置１４から適宜の光学系を用いて基
体全体或いは基体の所望部分に向けられた光１５は、矢
印１６の向きに流れている原料ガス等に照射され、励起
・分解を起こして基体３上の全体或いは所望部分にｎｏ
ｎ−ＳｔＣ： Ｆ （Ｈ）の堆積膜を形成する。このと
き、発光層の厚さは２００人〜１００００人程度とする
ことが望ましい。
体全体或いは基体の所望部分に向けられた光１５は、矢
印１６の向きに流れている原料ガス等に照射され、励起
・分解を起こして基体３上の全体或いは所望部分にｎｏ
ｎ−ＳｔＣ： Ｆ （Ｈ）の堆積膜を形成する。このと
き、発光層の厚さは２００人〜１００００人程度とする
ことが望ましい。
そして最後にアルミニウム、金などを蒸着して金属電極
を形成する。
を形成する。
その他の作成方法としては、反応管中に流す反応ガスを
外部の電気炉で加熱分解し、ガス温度よりも低い温度に
保たれた基体」二に堆積させるＨＯＭＯＣＶＤという方
法がある（Ｂ、Ａ。
外部の電気炉で加熱分解し、ガス温度よりも低い温度に
保たれた基体」二に堆積させるＨＯＭＯＣＶＤという方
法がある（Ｂ、Ａ。
５ｃｏｔｔ 、Ｒ，Ｍ、Ｐｌｅｃｅｎｉｃｋ。
ａｎｄ Ｅ、Ｅ、Ｓｉｍｏｎｙｉ、Ａｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、ｖｏｌ、３９ （１９８１）ｐ
、７３）。
、７３）。
本発明の発光層として用いるをｎｏｎ−３ｉＣ： Ｆ
（Ｈ）堆積させる際にこの方法を用いても、光学的バン
ド・ギャップが大きく、局在準位置度の低い膜を作るこ
とができる。
（Ｈ）堆積させる際にこの方法を用いても、光学的バン
ド・ギャップが大きく、局在準位置度の低い膜を作るこ
とができる。
上記した第３図に示す光ＣＶＤ装置を用い、上記の手順
と条件によって、以下の様にして第２図に示す構造の発
光素子を作成し、電源２０６によりパルス状の高周波高
電界を印加して、特性試験を行った。
と条件によって、以下の様にして第２図に示す構造の発
光素子を作成し、電源２０６によりパルス状の高周波高
電界を印加して、特性試験を行った。
絶縁層２０３としては３０００人厚の７？ｏ３薄膜を用
い、発光層は、原料ガスとしてＣ２）Ｔ４ガスとＳ ｉ
２Ｈ６ガスとＳｉ２Ｆ６ガスとを使用して、基体温度
３００℃で低圧水銀ランプを用いて成膜を行った。電極
２０２としては、ＩＴＯ透明電極、電極２０６としては
ＡｆＬ電極を用いた。この様にして作成した発光素子（
サンプルＮ ｏ、 １ ）に１００Ｖ、ＩＫＨｚのパル
ス状高周波高電界を印加したところ、２０ｆｔ−Ｌの可
視光域に発光ピークがある発光が得られた。これは、こ
れまでに実現された非単結晶シリコンカーバイドを用い
た発光素子の発光に比べて１桁以上大きい値であり、発
光効率の改善がなされていることが確認された。
い、発光層は、原料ガスとしてＣ２）Ｔ４ガスとＳ ｉ
２Ｈ６ガスとＳｉ２Ｆ６ガスとを使用して、基体温度
３００℃で低圧水銀ランプを用いて成膜を行った。電極
２０２としては、ＩＴＯ透明電極、電極２０６としては
ＡｆＬ電極を用いた。この様にして作成した発光素子（
サンプルＮ ｏ、 １ ）に１００Ｖ、ＩＫＨｚのパル
ス状高周波高電界を印加したところ、２０ｆｔ−Ｌの可
視光域に発光ピークがある発光が得られた。これは、こ
れまでに実現された非単結晶シリコンカーバイドを用い
た発光素子の発光に比べて１桁以上大きい値であり、発
光効率の改善がなされていることが確認された。
更に、上記の高周波電界を連続して長時間印加し、発光
特性の安定性と耐久性を試験したところ、上記の従来例
に較べて安定性において約３倍、耐久性において１．５
桁優れていることが結果として得られた。
特性の安定性と耐久性を試験したところ、上記の従来例
に較べて安定性において約３倍、耐久性において１．５
桁優れていることが結果として得られた。
又、基体温度を表−１に示す様に変化させた以外は、上
記と同様にしてサンプルＮｏ、２ 、３の発光素子を作
成し、夫々の特性を測定した結果を表−１に示す。
記と同様にしてサンプルＮｏ、２ 、３の発光素子を作
成し、夫々の特性を測定した結果を表−１に示す。
又、各サンプルの発光素子に就で、寿命を測定したとこ
ろ、従来の発光素子に較べて一桁高い寿命を示し、再現
性の点でも良好で且つ発光特性は寿命測定において常に
安定していた。
ろ、従来の発光素子に較べて一桁高い寿命を示し、再現
性の点でも良好で且つ発光特性は寿命測定において常に
安定していた。
又、８０％ＲＨ，４０℃の環境下で連続使用による環境
試験を行ったところ、７２時間経過後も初期の素子特性
が維持され、優れた環境特性を有することが確認された
。
試験を行ったところ、７２時間経過後も初期の素子特性
が維持され、優れた環境特性を有することが確認された
。
表−１
〔効果〕
上述した様に、本発明の発光素子は、可視波長領域に発
光ピークを有すると共に、充分な発光量を得、発光効率
と再現性を高めることが出来、発光特性の安定性と寿命
を飛躍的に高めることが出来る。
光ピークを有すると共に、充分な発光量を得、発光効率
と再現性を高めることが出来、発光特性の安定性と寿命
を飛躍的に高めることが出来る。
第１図及び第２図は、本発明の発光素子の好適な実施態
様例の層構成を示す模式図、第３図は本発明の発光素子
を作成する為の装置の一例を示す模式図である。 １０１−−ｍ−基体 １０２．１０６−−−−電極 １０３．２０３−−−一絶縁層 １０４．２０４−−−一発光層 ２０１−−−−ガラス基板 ２０２−−−一透明電極 ２０５−−−一金属電極
様例の層構成を示す模式図、第３図は本発明の発光素子
を作成する為の装置の一例を示す模式図である。 １０１−−ｍ−基体 １０２．１０６−−−−電極 １０３．２０３−−−一絶縁層 １０４．２０４−−−一発光層 ２０１−−−−ガラス基板 ２０２−−−一透明電極 ２０５−−−一金属電極
Claims (1)
- シリコン原子と炭素原子と弗素原子を含む非単結晶材料
で構成された発光層と、該発光層と重ね合わせられた電
気的絶縁層と、これ等の発光層と絶縁層とを挟持し電気
的に接続された少なくとも一対の電極とを有し、前記発
光層の局在準位密度がミツドギヤツプで５×１０＾１＾
６ｃｍ＾−＾３・ｅＶ＾−＾１以下である事を特徴とす
る発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60209339A JPS6269571A (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | 発光素子 |
| US07/406,815 US4987460A (en) | 1985-08-29 | 1989-09-13 | Light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60209339A JPS6269571A (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6269571A true JPS6269571A (ja) | 1987-03-30 |
Family
ID=16571308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60209339A Pending JPS6269571A (ja) | 1985-08-29 | 1985-09-21 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6269571A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7845116B2 (en) | 2005-03-23 | 2010-12-07 | Sugatsune Kogyo Co., Ltd. | Guide apparatus for sliding door |
-
1985
- 1985-09-21 JP JP60209339A patent/JPS6269571A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7845116B2 (en) | 2005-03-23 | 2010-12-07 | Sugatsune Kogyo Co., Ltd. | Guide apparatus for sliding door |
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