電界励起によるZnS薄膜における発光中心へのエネルギ-遷移過程と純青色発光素子

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02650018
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 中野 鐐太郎 明治大学, 理工学部, 教授 (90061960)
• 研究分担者: 松本 皓永 明治大学, 理工学部, 助手 (50062005)
• キーワード: 硫化亜鉛薄膜 / エレクトロルミネッセンス / フォトルミネッセンス / 時間分解発光スペクトル / 発光過渡特性 / 励起過鍋 / 広禁制帯幅半導体薄膜

研究概要

硫化亜鉛薄膜を母体とする薄膜エレクトロルミネッセンス素子における発光中心の励起過程を明らかにし、この結論をふまえて、未だ得られていない色純度の良い高輝度青色発光素子を得ることを目的に研究を進め以下に示す結果を得た。
1.熱処理温度の異なるZnS:Mn,ZnS:TbF_x素子の発光過渡特性を比較することにより、発光中心の励起に母体からのエネルギ-伝達が関与している可能性の強いことがわかった。
2.発光中心濃度の異なるZnS:Mn,ZnS:TbF_x素子における発光の過渡的振る舞いからも、発光中心の励起に母体からのエネルギ-伝達が関与していることが確認できた。
3.発光中心の励起過程を解明する上で有効と思われる結果が、ELに及ぼす光照射効果において観測された。
4.ZnS:Tb compound EL素子で得られた結果をもとに、青色発光ZnS:Tm compound EL素子のTm添加方法について検討した結果、多少ではあるが、輝度の増加が確認された。
5.EL素子の励起機構に母体からのエネルギ-伝達が関与していることが確認されてきたので、発光中心の励起に寄与する母体の再結合エネルギ-を大きくすることを考え、禁制帯幅の広い母体材料を用いることを試みたところ、ランタニドイオンの短波長側の発光遷移が観測されることを見いだした。また、Tmを添加した青色発光素子の母体材料として禁制帯幅の広い材料が適していることを確認しており、本研究においてこれらの結果を基に素子の設計を進めている。また、EL素子の励起機構の詳細な点についても現在検討を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Noboru Miura: "Transient Behavior in ZnS:TbF_x ThinーFilm Electroluminescent Devices Excited by Very Short Pulse" Japanese Journal of Applied Physics. 31. 288-294 (1992)
• [文献書誌] Noboru Miura: "BandーGap Energy Dependence of Emission Spectra in Rare EarthーDoped Zn_<(1-x)>Cd_xS Thin Film Electroluminescent Devices" Japanese Journal of Applied Physics. 31. 295-300 (1992)
• [文献書誌] 大畑 浩: "青色発光ZnS:Tm^<3+>薄膜のエレクトロルミネッセンス" 明治大学理工学部研究報告. 61. (1992)
• [文献書誌] 大畑 松: "Y_2O_2S:Eu薄膜のエレクトロルミネッセンス" 明治大学理工学部研究報告. 61. (1992)
• [文献書誌] 中島 裕之: "CaF_2:Eu^<2+>結晶における発光スペクトルの温度依存性" 明治大学理工学部研究報告. 61. (1992)
• [文献書誌] 山本 陽一郎: "ZnS:TbF_x薄膜エレクトロルミネッセンス素子の紫外線照射効果" 明治大学理工学部研究報告. 61. (1992)
• [文献書誌] Noboru Miura: "Strong UitravioletーEmitting ZnF_2:Gd Thin Film Electroluminescent Device" Japanese Journal of Applied Physics. 30. L1815-L1816 (1991)
• [文献書誌] 三浦 登: "希土類イオン添加ZnF_2薄膜EL素子" 日本学術振興会光電相互変換第125 委員会第6回EL研究会資料. 6. 15-20 (1991)
• [文献書誌] Noboru Miura: "Transient Characteristics of Emission in ZnS:Mn ThinーFilm Electroluminescent Devices" Proceedings of the SID. 32. 219-222 (1991)
• [文献書誌] Noboru Miura: "Several BlueーEmitting ThinーFilm Electroluminescent Devices" Japanese Journal of Applied Physics. 31. L46-L48 (1992)
• [文献書誌] Noboru Miura: "Electroluminescence of Znf_2 ThinーFilms Doped with RareーEarth Ions" Japanese Journal of Applied Physics. 31. 51-59 (1992)
• [文献書誌] 三浦 登: "Tmイオン添加薄膜のELスペクトルにおける母体のバンド幅依存" 電子情報通信学会技術研究報告 電子ディスプレイ研究会. EID91ー87. 23-28 (1992)