场效应晶体管类型发光器件制造技术

本发明专利技术提供了一种场效应晶体管类型发光器件，该器件能够获得长期使用的可靠性，并且使光发射波长的选择性变宽。该申请的发明专利技术是一种场效应晶体管类型发光器件，该器件具有电子注入电极（即源极）、空穴注入电极（即漏极）、设置在源极和漏极之间以便与这两个电极接触的发射有源部件、以及场应用电极（即栅极），所述栅极用于在发射有源部件中感生电子和空穴，其经由绝缘部件或者绝缘间隙设置在发射有源部件附近。所述发射有源部件由既具有电子转移特性又具有空穴转移特性的无机半导体材料制成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用半导体的发光器件，尤其涉及一种场效应晶体管类型的发光器件。
技术介绍
通常，使用半导体的发光器件已经广泛用于显示和照明，并且用作光源。作为这种发光器件之一的是发光二极管，其中通过向pn结半导体施加正向电压，将电子注入到n区，并且将空穴注入到p区，以便通过在接合点(有源区)对电子和空穴进行复合以获得光发射。通过将p型半导体和n型半导体结合在一起制成发光二极管的pn结，该p型半导体和n型半导体分别通过向半导体中加入形成p型或者n型的添加剂来制造。例如，在应用物理学的日文杂志(Japanese Journal of Applied Physics)的第2部分、第40卷的第L275-L278页中描述了这种pn结发光二极管，其中发光二极管使用金刚石单晶体作为发射活性材料。然而，在pn结发光二极管中，存在以下不可避免的问题当没有向半导体材料中添加大量添加剂而不能获得足够的光发射时，由于添加剂的加入而使得半导体材料的晶体结构中发生变形、缺陷等，使该材料成为猝熄中心或者感生不必要波长的光发射，由此降低了为光发射贡献已注入载流子的效率。另一方面，与上述pn结发光器件相比，作为使用有机物质的另一种类型的发光器件，场效应晶体管类型发光器件也是已知的。在科学杂志(Science Journal)，2000年11月3日，第290卷，第963-965页中公开了一种使用α-联六噻吩(sexithiophen)的场效应晶体管类型发光器件(以下称为A-LEFET)。图3是示出了使用α-联六噻吩的场效应晶体管类型发光器件的结构的示意图。上述使用α-联六噻吩的A-LEFET具有一种结构，在该结构中将通过真空蒸发方法形成的单晶体α-联六噻吩(以下称为α-6T)用作发射有源部件21，将该部件夹在作为源极23和漏极24的铝淀积膜之间，源极23和漏极24之间形成有25μm的间隔。此外，在α-6T、源极和漏极上形成有掺入铝的氧化锌(ZnO:Al)薄膜形成的栅极27，由氧化铝(Al2O3)作为夹在其间的栅极绝缘层26，由此形成了金属/绝缘体/半导体(以下称为MIS)类型的场效应晶体管(以下称为FET)结构。在α-6T中，本征晶体在其中同时具有电子转移特性和空穴转移特性。也就是说，通过电子和空穴的给定注入机制，这种材料展现出所谓的二极导通特性。同在源极作为参考的电势比较，通过将正电势施加到上述A-LEFET的漏极和栅极，将电子和空穴分别从源极和漏极注入到α-6T的电子传导能级和空穴传导能级。这些正负电荷载流子在导电通路的中间部分产生辐射复合转换以生成电致发光，由此发光。在上述文献公开的A-LEFET中，由于将兼备空穴转移特性和电子转移特性的α-6T单晶体用于发射有源部件，因此不必向发射活性材料添加添加剂。为了形成pn结，以及在pn结类型情形下向光发射区域注入少数载流子，这种添加剂是需要的。因此，没有产生上述因为添加剂而导致光发射特性降低的问题。(本专利技术将解决的问题)然而，在上述A-LEFET中还存在以下问题。虽然将如α-6T的单晶有机物质用于发射有源部件，但是有机物质中电子移动率和空穴移动率通常很小，因此难以获得足够的光发射强度。在室温下移动率的典型数值是10-3到10-4cm2/(V·s)，最大约为100cm2/(V·s)。另外，首先在有机物质中形成完美无缺的单晶体是困难的，并且因此难以进行有效的光发射。此外，总的来说，发光器件要不可避免地经受热发生，并且已经存在以下问题，使用如α-6T的有机物质的A-LEFET类型发光器件，在使用环境下不可避免地随时间经受退化，因此难以获得防止退化的长期可靠性。此外，在发射有源部件是有机物质的A-LEFET型发光器件情形下，依照光发射机制，所生成的电致发光的光谱，仅仅由发射有源部件的复合能级之间的能量差限定，其中可将电荷从源极和漏极注入到发射有源部件中。因此，当使用α-6T时，将发射波长限于1.6eV的光子能量区域，或者多至2.2eV或者更小(对应于约564到775nm的波长)。因此，在发射有源部件是有机物质的A-LEFET型发光器件中，通过为发射有源部件选择的物质来确定发射波长。然而，当将有机晶体物质用作发射有源部件时，难以选择具有获得期望波长(例如，较短波长区域的光)所需的双极性物质，并且因此，在发射波长中具有灵活性差的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种发光器件，该器件能够获得长期的可靠性，并且加宽发射波长的选择性。根据本专利技术的场效应晶体管类型发光器件具有用于解决上述问题的下列结构的每一个。(1)一种场效应晶体管类型发光器件，包括电子注入电极(即，源极)；空穴注入电极(即，漏极)；在所述源极和所述漏极之间设置，以便与所述两个电极接触的发射有源部件；以及通过电绝缘部件或者绝缘间隙在所述发射有源部件附近设置的场应用电极(即栅极)，用于在所述发射有源部件中感生电子和空穴； 其中所述发射有源部件由无机半导体材料制成，所述无机半导体材料既具有电子转移特性又具有空穴转移特性。(2)根据(1)的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料中的电子移动率和空穴移动率之间的比率在1/100到100的范围内。(3)根据(1)的一种场效应晶体管类型发光器件，其中在所述无机半导体材料中，在室温下空穴移动率和电子移动率各是10-1cm2/Vs或更大。(4)根据(1)的一种场效应晶体管类型发光器件，其中在所述无机半导体材料中，载流子浓度是1014/cm3或者更小，或者产生载流子的掺杂剂浓度是0.1％或者更小。(5)根据(1)的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料具有108Ωcm或更大的电阻率值。(6)根据(1)的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料是无掺杂的本征半导体。(7)根据(1)到(6)任一项的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料作为主要成分包括用于形成sp3杂化轨道的碳。(8)根据(1)到(7)任一项的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料是金刚石。(9)根据(1)到(6)任一项的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料包括II-VI族的化合物，或Zn和从S、Se和Te中挑选出来的至少一个元素。(10)根据(1)到(6)任一项的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料包括III-V族的化合物，或N和从Al、Ga和In中挑选出来的至少一个元素。(11)根据(9)的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料还包括Mn，作为形成发光中心的掺杂剂。(12)根据(9)的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料还包括稀土元素当中的至少一个元素，或Tm、Tb、Pr和Sm当中的至少一个元素，作为形成发光中心的掺杂剂。(13)根据(9)的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料还包括至少一个金属元素，或Cu、Ag、Au、Al、Ga、In、Cl、F、Br和I中的至少一个元素，作为形成发光中心的掺杂剂。(14)根据(9)的一种场效应晶体管类型发光器件，其中所述无机半导体材料还包括Cu、Ag和Au中的至少一个元素和Al、Ga、In、Cl、F、Br和I中的至少一个元素，作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场效应晶体管类型发光器件，包括：电子注入电极，即源极；空穴注入电极，即漏极；设置在所述源极和所述漏极之间以便与所述两个电极接触的发射有源部件；以及场应用电极，即栅极，通过绝缘部件或者绝缘间隙设置在所述发射 有源部件附近，用于在所述发射有源部件中感生电子和空穴，所述场效应晶体管类型发光器件的特征在于：所述发射有源部件由既具有电子转移特性又具有空穴转移特性的无机半导体材料制成。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-19 42154/20021.一种场效应晶体管类型发光器件，包括电子注入电极，即源极；空穴注入电极，即漏极；设置在所述源极和所述漏极之间以便与所述两个电极接触的发射有源部件；以及场应用电极，即栅极，通过绝缘部件或者绝缘间隙设置在所述发射有源部件附近，用于在所述发射有源部件中感生电子和空穴，所述场效应晶体管类型发光器件的特征在于所述发射有源部件由既具有电子转移特性又具有空穴转移特性的无机半导体材料制成。2.根据权利要求1的场效应晶体管类型发光器件，其特征在于在所述无机半导体材料中，电子移动率和空穴移动率之间的比率在1/100到100的范围。3.根据权利要求1的场效应晶体管类型发光器件，其特征在于在所述无机半导体材料中，处于室温的空穴移动率和电子移动率各为10-1cm2/Vs或更大。4.根据权利要求1的场效应晶体管类型发光器件，其特征在于在所述无机半导体材料中，载流子浓度是1014/cm3或者更小，或者产生载流子的掺杂剂浓度是0.1％或者更小。5.根据权利要求1的场效应晶体管类型发光器件，其特征在于所述无机半导体材料具有108Ωcm或更大的电阻率值。6.根据权利要求1的场效应晶体管类型发光器件，其特征在于所述无机半导体材料是无掺杂的本征半导体。7.根据权利要求1到6任一项的场效应晶体管类型发光器件，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：川副博司，小林哲，谷由纪，柳田裕昭，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]