ナノ結晶薄膜半導体次世代高品位自発光型フラットパネルディスプレイの開発

使用纳米晶薄膜半导体开发下一代高品质自发光平板显示器

基本信息

批准号：
14750234
负责人：
外山利彦
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、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Tb化合物を添加したZnSナノ結晶からの緑色発光の高輝度化とTm化合物の添加による青色発光素子の試作に重点を置き研究を行った。前年度の結果から、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Ta_2O_5誘電体層/ZnSナノ結晶発光層/Ta_2O_5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Si_3N_4層との交互積層により、作製した。本方法では、結晶粒径は、成長時間にほぼ対応することが、これまでの実験により明らかとなっており、結晶粒径の異なるナノ結晶の作製がほぼ確立されている。まず、緑色発光に関して、TbF_3単独添加よりもTb_4O_7を共添加したTbOFを発光中心にすることが、高輝度化に有効であることが新たに判明した。この結果は、ナノ結晶内においてもバルクZnSと同様の電荷補償効果が発現した結果であると解釈され、ナノ結晶における基礎物性的にも極めて興味深いさらに絶縁層であるTa_2O_5層の改良を行い、緑色発光においてはナノ結晶デバイスとしては最高の54.8cd/m^2を達成した。加えて、TmF_3を添加したZnSナノ結晶を発光層とした二重絶縁型構造EL素子を試作した。現時点では、色純度、輝度とも十分ではないが、ナノ結晶EL素子において初めて青色発光を観測した。この結果、既に達成しているMn添加ナノ結晶ZnSによる赤色発光と合わせて、光の三原色が揃い、フルカラー化が可能であることを実証した。

今年，我们将开展研究，以提高在发光层中使用ZnS纳米晶的交流驱动薄膜电致发光（EL）器件的性能并使其全彩化，特别是提高掺杂ZnS纳米晶的绿光亮度研究重点是添加Tb化合物和使用Tm化合物的蓝光发光器件的试制。根据去年的结果，我们决定在元件结构上采用双重绝缘结构，这有利于元件的稳定和增加亮度。在具有透明电极的玻璃基板上依次形成Ta_2O_5介电层/ZnS纳米晶发光层/Ta_2O_5介电层/Al电极。采用有利于低温成膜和大面积生产的多源溅射法，并通过交替堆叠Si_3N_4层来阻止晶体生长，制备了ZnS纳米晶。在该方法中，先前的实验表明，晶粒尺寸大致对应于生长时间，并且几乎已经建立了具有不同晶粒尺寸的纳米晶体的生产。首先，关于绿光发射，新发现使用与Tb_4O_7共掺杂的TbOF作为发射中心比单独添加TbF_3对于提高亮度更有效。这一结果被解释为纳米晶体内部发生类似于块状 ZnS 的电荷补偿效应的结果，我们改进了 Ta_2O_5 层，这是一个从纳米晶体的基本物理性质来看非常有趣的绝缘层，并且 In在发光方面，我们实现了 54.8cd/m^2，这是纳米晶体器件中最高的。此外，我们还原型制作了一种双绝缘EL器件，其发光层由掺杂TmF_3的ZnS纳米晶体制成。目前，色纯度和亮度都不够，但首次在纳米晶EL器件中观察到蓝光发射。结果，与Mn掺杂纳米晶ZnS已经实现的红光发射一起，三基色光对齐，证明全色产生是可能的。