レーザー分光法によるII-VI族化合物の格子欠陥の評価と抑制の研究

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希土類イオンを添加したCaS,SrS(IIa-VIb族化合物)はカラー薄膜エレクトロルミネッセンス(EL)材料の有力な候補の1つである. しかし, CaS,SrSはイオン性結晶であり, イオウ抜け等による格子欠陥が生じ易い. 本研究の目的は, CaS,SrSを用いた薄膜EL素子の性能を高めるために, レーザー分光法を用いて格子欠陥の評価を行い, CaS,SrSの薄膜成長法の確立と格子欠陥の制御の方法を見いだすことである. 本年度の研究では薄膜作製方法の最適化, 薄膜成長機構, EL発光機構および格子欠陥がEL特性に与える影響について検討を行った. また, レーザー分光法による格子欠陥の評価についても準備を進めた. 得られた結果を以下に記す.1.高輝度ELを示す良質の薄膜を得るためには蒸着時の基板温度を400°C以上に上げ, さらにイオウの共蒸着を行う必要がある. 得られた薄膜は強い配向性をもち, 配向面は基板温度の上昇によって変化する.2.核成長のモデルを用いて薄膜成長機構を検討した結果, 表面エネルギーの小さな面が成長し, 基板温度が高くなると活性化状態にある電子数密度の小さな面では吸着原子の離脱が進み配向性が変化することを見いだした.3.CaS:Eu,SrS:Ce,K薄膜EL素子の輝度-電圧特性にヒステリシス(メモリー効果)を見いだした. メモリー効果は母体の格子欠陥が原因になっているものと考えられ, 良質のCaS,SrS薄膜を得るための格子欠陥の制御と併せて検討を行う必要がある.4.CaS,SrS薄膜EL素子の励起機構は母体の格子欠陥に強く依存していると考えられる. 種々の実験結果を検討し次のような励起機構を見いだした. 電界によってイオン化した発光中心が伝導電子を捕獲したときに内殻電子の励起状態を生じ, その後発光する.