| 研究概要 |
II_a-VI_b族化合物半導体(CaS,SrS)は希土類イオンを添加することにより、青色(SrS:Ce)、赤色(CaS:Eu)、白色(SrS:Ce,Eu)などの種々のEL発光を得ることができる。このため、有望なカラ-薄膜ELの母体材料として注目されつつある。これらの薄膜EL素子では、Ce^<3+>やEu^<2+>などのf-d遷移を示す発光中心が効率のよいEL発光を示す。我々は、幾つかの実験結果より、希土類イオンを添加したCaS,SrS薄膜のEL励起機構として、次のようなモデルを提案した。まずホットエレクトロンによる発光中心のイオン化(Ce^<3+>→Ce^<4+>,Eu^<2+>→Eu^<3+>)が生じる。引き続いて、イオン化した発光中心は伝導電子を捕獲して5d励起状態になり、5d-4f許容遷移により発光する。本研究では、この仮説を実験により直接的に明らかにしようと試みた。得られた結果を以下に示す。
1.CaS:Eu,SrS:Eu,SrS:Ce,K薄膜EL素子の伝導電荷光励起スペクトルを測定した。いずれの素子においても、光励起による伝導電荷の増加が観測された。
2.CaS:Eu,SrS:Eu,SrS:Ce,K薄膜EL素子の伝導電荷光励起スペクトルとフォトルミネッセンス(PL)励起スペクトルを比較した。いずれの素子でも伝導電荷光励起スペクトルとPL励起スペクトルは、良く一致していた。これはCeやEu発光中心が(4f)(5d)励起状態には励起されると、電界によりイオン化されることを示している。この結果は発光中心のイオン化が励起過程の最初の過程であことを示唆している。
これらの実験結果は、CaS,SrS薄膜EL素子の励起機構は発光中心のイオン化が最初に生じるという我々の仮説を支持している。今後、さらに、伝導電荷の過渡特性、すなわち、イオン化された発光中心が電子を捕獲する過程を実験的に明らかにする予定である。
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