| 研究課題/領域番号 |
16560273
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
外山 利彦 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (10294159)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2005年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2004年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
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| キーワード | ナノ結晶 / ZnS / 希土類 / ホットエレクトロン / フルカラー / 2重絶縁型構造 / 低電圧駆動 / エレクトロルミネッセンス / 動作解析 / 過渡発光波形 / Tm |
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| 研究概要 |
ZnSナノ結晶を発光層に用いた交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス(EL)素子に関する性能向上ならびにフルカラー化に関する研究、特にTm化合物を添加したZnSナノ結晶からの青色発光素子の試作および過渡発光波形によるデバイス動作解析に重点を置き研究を行った。素子構造は、素子安定化・高輝度化に有利な二重絶縁構造とした。透明電極付きガラス基板上に誘電体層/ZnSナノ結晶発光層/誘電体層/Al電極を順次形成した。ZnSナノ結晶は、低温製膜・大面積化に有利な多元スパッタ法を用い、結晶成長を遮断する層間絶縁体層との交互積層によ作製した。まず、青色発光に関して、TmF_3添加により駆動電圧108V_<0-p>において最高輝度0.33cd/m^2の発光を得た。また、EL発光スペクトル解析より、ナノ結晶層への印加電界の増加にともない、高エネルギーバンドの相対発光強度が増大することが明らかとなった。これは、ナノ結晶層からのELの発光機構が、電界により加速されたホットエレクトロンに起因する発光中心の励起・発光機構、すなわち従来の二重絶縁型EL素子と同様の機構であることが示唆された初めての結果である。さらにデバイス動作解析を通して輝度・発光効率などの性能向上を図った。過渡移動電荷量解析の結果、ZnSナノ結晶層の厚み8nm、Si_3N_4誘電体層、AlN層間絶縁層が輝度向上に特に有効であるとの知見を得た。これらの知見を基にナノ結晶半導体EL素子の高輝度化に取り組んだ結果、ZnS:Mn赤色発光素子で150cd/m^2、ZnS : Tb緑色発光素子で100cd/m^2を超える最高輝度を得た。この結果、研究初期段階の最高輝度に対し、赤色では100倍以上改善を達成した。さらに、これまでの研究を統合して、RGB三原色サブピクセルを有するフルカラーディスプレイデバイスの試作を行った。
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