アモルファス酸化物半導体a-GaOxをホストとする蛍光体を用いた直流駆動型発光素子の低温作製

摘要

有機 EL 素子は自発光、高発光効率、低温成膜が可能という特長があり、軽量でフレキシブルな次世代発光素子として注目されている。しかしながら、有機発光層の熱?化学的な不安定性から特性が劣化し易い問題がある。そのため、安定な無機発光層での代替が期待されるが、従来の無機発光層は500°C以上の結晶成長プロセスを要し、ディスプレイ応用が難しい。そこで我々は、アモルファス酸化物半導体（AOS）が室温作製でも高電子移動度と低欠陥密度を実現できる特徴に着目し、酸化ガリウムに希土類（RE）を添加したa-GaO_x:RE~(3+)薄膜（RE~(3+)=Eu, Pr,Sm, Tb, Dy）を室温成膜することで、赤、ピンク、緑、橙の多色発光可能なAOS蛍光体薄膜の開発に成功してきた。本研究では、a-GaO_x:RE~(3+)（RE~(3+)=Eu,Pr, Tb）を発光層に用いて、直流駆動型発光素子を低温でガラス基板上に作製し、発光特性とデバイス動作機構を調べたので報告する。[実験]a?GaO_x:RE~(3+)薄膜を発光層とする素子は、金属マスクを用いてITO(150 nm)/無アルカリガラス基板（3 cm~2× 0.5 mm~t）上に作製した。80nm厚のa?GaO_x:RE~(3+)薄膜を、RE_2O_3(RE~(3+)=Pr~(3+), Eu~(3+), Tb~(3+))を添加したβ-Ga_2O_3焼結体をターゲットに用いて、パルスレーザー堆積法により室温?酸素圧5Pa下で作製した後、300°Cで酸素アニールした。正孔輸送層 / 電子ブロッキング層として α-NPD /a-MoO_x薄膜を抵抗加熱蒸着により成膜し、最後にAg薄膜を上部/下部電極として成膜した。