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高効率ナノ結晶シリコンEL素子の高安定化と多色化に関する研究

高效纳米晶硅电致发光器件的高稳定性和多色化研究

基本信息

批准号：
15760237
负责人：
BERNARD Gelloz
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、ナノ結晶シリコン(nc-Si)からの可視エレクトロルミネセンス(EL)の効率および安定性の向上である。これらを実現するために二つの主要な実験を試みた。まず、表面電極とnc-Si層との間に薄いカーボンバッファー膜を挿入する構造を提案し、EL発光効率が著しく増大することを明らかにした。発光特性の解析によると、カーボンバッファー膜はnc-Si層と電極との電気的接触面積を実効的に増大させる効果をもち、従来よりも非常に低い印加電圧(3V)でのEL動作を可能にした。同時に、カーボンバッファー膜は界面の機械的・化学的安定性の向上にも寄与している。この素子構成により、当該分野のトップデータである電力効率0.37%を達成し、3cd/m^2の発光輝度を得た。また効率の向上に加え、我々の作製したELデバイスは、印加電圧によってELスペクトルのピーク波長を制御することができるという、多色化につながる特性をもつこともわかった。効率と並行して、素子の安定性向上についても研究を進めた。一般に、nc-Siを用いたEL素子では表面自然酸化の影響を強く受けるため、発光強度が劣化しやすい。そこで、酸化を抑制する手段として、nc-Si表面に残存する不安定なsi-H結合を、より安定な共有結合に置き換え、EL劣化の主因となる非発光再結合欠陥の発生を抑えることを試みた。具体的には、1-デセンなどの有機材料を用いて試料に熱的処理を施し、nc-Si表面にSi-CまたはSi-O結合終端を形成した。その結果、ELの著しい安定化が実現され、数日間の直流連続動作の下でもEL強度が一定に保たれることを確認した。以上により、nc-Si発光素子の開発において最大の課題である高効率化・高安定化について、今後の発展につながる重要な知見が得られた。

The purpose of this study is to improve the efficiency and stability of crystalline silicon (nc-Si). This is the first time I've seen you. The surface electrode and the nc-Si layer are thin and thin, and the EL emission efficiency is increased. The analysis of the light emission characteristics is based on the increase of the contact area between the nc-Si layer and the electrode, and the EL operation is possible at a very low voltage (3V). At the same time, the mechanical and chemical stability of the film interface are improved. The power efficiency of 0.37% is achieved when the sub-component is composed, and the brightness of 3cd/m^2 is obtained. The wavelength of the wavelength of Efficiency and stability of the element are improved. In general, the nc-Si doped EL element is strongly affected by the natural acidification of the surface, and the emission intensity is deteriorated. The main reason for EL degradation is the occurrence of non-luminescent recombination defects. Specifically, the Si-C and Si-O bonding terminals on the surface of the nc-Si are formed by thermal treatment of the sample with 1-D organic materials. As a result, EL stabilization is realized, and EL intensity is ensured under DC continuous operation during several days. The development of nc-Si phosphor is the most important problem for high efficiency and high stability, and the important knowledge for future development is obtained.