アモルファス半導体発光/受光素子を集積した全固体化画像処理デバイスの試作研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07505001
• Section: 試験
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 濱川 圭弘 立命館大学, 理工学部, 教授 (10029407)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 公則 大阪大学, 基礎工学部, 講師 (80228486) ; 岡本 博明 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (90144443)
• Keywords: アモルファスSiC / 全固体型光電変換素子 / ホットエレクトロン / フォトルミネッセンス / 多元スパッタ法 / アバランシェ増倍 / EL-PL複合素子 / 2重絶縁型発光素子

Research Abstract

平成8年度は、前年度に引き続き、主に発光素子の高性能化を目指した研究を実施した。まず、a)アモルファスシリコンカーバイド(以下、a-SiC)とb)II-IV族多結晶系材料の2種類の材料を発光活性層に用いた交流駆動2重絶縁型EL発光素子における輝度、発光効率改善のための素子の動作解析ならびに新規材料開発を行った。a-SiC系においては、発光スペクトル分光および電界変調分光法を中心に分光特性評価を引き続き行い、a-SiC中のホットエレクトロンによる伝導帯内遷移発光という発光機構に関して詳細な解析を行い、a-SiCのカーボン組成比の増加にともなう構造乱れが、高エネルギー状態の電子の走行に影響を与えることを示唆する結果を得た。この高電界下での電子の走行に関する知見は、アモルファスシリコン(以下、a-Si)におけるアバランシェ増倍に密接した関係を有するものであり、高感度a-Si受光素子開発においても有用であると期待される。次に、II-IV族多結晶系材料においては、新規発光層材料の作製技術の確立に主眼を置き研究を実施した。まず、新たにZnF_2を発光母材として電子ビーム蒸着法での作製条件の最適化を図り、Gdを発光中心とする紫外光EL発光素子の高発光効率化に成功した。さらに、このZnF_2:Gd発光素子の発する紫外光を励起光源とし、ガラス上に塗布した蛍光体からフォトルミネッセンス(PL)により可視光を得る「EL-PL複合素子」の開発に成功した。この複合素子は、塗布する蛍光体を選択するだけで、任意の発光波長を得ることができる優れた特性を有するため、幅広い応用例が期待でき、その一例として、赤、青、緑の3原色の発光に成功している。さらに、更なる素子性能の向上を目指すべく本年度申請備品である3元スパッタ製膜装置により、より幅広い発光層材料の製膜技術の確立を目指すべく予備実験を開始した。

Research Products

• [Publications] Y.Hamakawa: "A Technological Evolution from Bulk Crystaline Age to Multilayered Thin Film Age in Optoelectronic Devices" Applied Surface Science. 92. 1-10 (1996)
• [Publications] T.Toyama,T.Matsui,Y.Kurokawa,H.Okamoto and Y.Hamakawa: "Visible Photo-and Electroluminescence from Electrochemically Formed Nanocrystalline Si Thin Film" Applied Physics Letters. 69・9. 1261-1263 (1996)
• [Publications] T.Toyama,K.Hiratsuka,H.Okamoto,and Y.Hamakawa: "Hot-Electron Induced Electroluminescence and Avalanche Multiplication in Hydrogenated Amorphous Silicon" Journal of Non-Crystalline Solids. 198-200. 198-201 (1996)
• [Publications] C.-D.Abel,T.Toyama,T.Matsui,H.Okamoto and Y.Hamakawa: "Effect of Free Carriers on ac-Driven Electroluminescent Device with Hydrogenated Amorphous Silicon Carbide Thin Films" Japanese Journal of Applied Physics. 35・10. 5288-5292 (1996)
• [Publications] T.Toyama,T.Matsui,H.Okamoto and Y.Hamakawa: "Electroluminescence and Avalanche Multiplication at Electric Field Strength Exceeding 1 MV/cm in Hydrogenated Amorphous SiC Alloy" Japanese Journal of Applied Physics. 35・12A. 5975-5979 (1996)
• [Publications] Y.J.Cho,M.Noma,and Y.Hamakawa: "Filtered Full-Color Thin Film Electroluminescent Device with ZnS:TbOF/ZnSPrOF Phosphor Layers" Sensors and Materials. 9・1. 25-34 (1996)
• [Publications] Y.J.Cho,T.Hirakawa,K,Sakiyama,and Y.Hamakawa: "ZnF_2:Gd Thin Film Electroluminescent Device" Applied Surface Science. (発行予定).
• [Publications] K.Ishida,S.Nakamura,T.Toyama,H.Okamoto and Y.Hamakawa: "Photocurrent Multiplication in Amorphous Si/Crystalline Si Heterojunction" Applied Surface Science. (発行予定).
• [Publications] T.Toyama,T.Matsui,H.Okamoto,and Y.Hamakawa: "High Electric Field Electroluminescence in Hydrogenated Amorphous Silicon Carbide Alloy" Applied Surface Science. (発行予定).
• [Publications] T.Toyama,T.Ouchida,H.Okamoto and Y.Hamakawa: "Optical and Structural Studies of Nanocrystaline Silicon Thin Film Grown by Rapid Thermal Annealing" Applied Surface Science. (発行予定).
• [Publications] Y.J.Cho,T.Hirakawa,K.Sakiyama,H.Okamoto,and Y.Hamakawa: "Inorganic and Organic Electroluminescence 96 EL" R.H.Mauch and H.-E.Gumlich, 4 (1996)
• [Publications] T.Toyama,T.Matsui,T.Yamamoto,and H.Okamoto: "Advances in Microcrystalline and Nanocrystalline Semiconductors-1996" P.M.Fauchet,R..W.Collins,P.A.Alivisators,I.Shimizu,T.Shimada,and J.-C.Vial (発行予定),