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薄膜EL素子は、現用のCRTやLEDなどの能動型ディスプレイデバイスと比べて消費電力が小さく、視認性に優れ、しかも大面積化が容易であるために実用化をめざした研究開発が進んでいる。本素子の当面の課題は、カラー化と低閾電圧化で、本研究室では、赤、緑2色のチューナブルカラー、3原色フルカラーELの試作に成功している。また、最近個々の素子の高輝度化のために、半絶縁性Y_2O_3が発光層ZnSiTbF_3に対して担体注入源として働くことを確認し、素子の高輝度化を行ってきた。
本年度は、積層型誘電層構造を用い担体注入効率を向上させるために、抵抗層Nb_2O_5薄膜をAl電極、上部誘電層間に積層した緑色EL素子を開発した。そして、上部誘電層をNb_2O_5を積層したNb_2O_5/Y_2O_3/SiN構造とすることにより、発光時にZnS中の発光に寄与する移動電荷量が増大し、高輝度化が図れることを確認した。さらに、素子の輝度ー移動電荷量のNb_2O_5膜厚依存性、輝度の温度依存性等からNb_2O_5が効率の良い担体注入源として働いており、ZnSとの界面に位置するSiNを100〓にすると、発光層に有効に担体を注入できることが明らかになった。
ついで、素子の高効率化に重要な発光層に添加する緑色発光中心TbF_3の高濃度添加について検討した。その結果、今まで最適値とされていた3wt%を大幅に上まわる30wt%を添加することで、大幅な高輝度発光が得られた。また、発光の減衰時定数は高濃度のものほど長くなっており、効率も向上した。ZnS母材結晶のX線回折による解析により、30wt%添加したもののグレインサイズは、3wt%添加したときと同程度の大きさであり良好な薄膜が成膜されていた。今後、残された問題として、発光中心の最適濃度化、イオン化電子ビーム蒸着による高効率発光中心の成膜により、実用レベルの3原色EL素子をめざして、研究を続けて行く計画である。
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