(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に複数の気孔が形成されており、ドーパントがドープされている第１の金属酸化物からなる第１の光取出し層；及び
前記第１の光取出し層上に形成され、前記第１の金属酸化物と比較して原子の拡散速度が異なる第２の金属酸化物からなる第２の光取出し層;
を含み、
前記第１の金属酸化物は、前記第２の金属酸化物よりも原子の拡散速度が相対的に速いことを特徴とする、
有機発光素子用の光取出し基板。
【請求項２】
前記第１の金属酸化物は、前記第２の金属酸化物よりも屈折率が大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子用の光取出し基板。
【請求項３】
前記第１の金属酸化物はＺｎＯであり、前記第２の金属酸化物はＡｌ２Ｏ３であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子用の光取出し基板。
【請求項４】
前記ドーパントはＧａであることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子用の光取出し基板。
【請求項５】
前記ドーパントは、前記第１の金属酸化物に対して４．１〜１１．３ｗｔ％の範囲でドープされていることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子用の光取出し基板。
【請求項６】
前記気孔は、前記第１の光取出し層と前記第２の光取出し層との間の界面から前記第１の光取出し層の内側方向に形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子用の光取出し基板。
【請求項７】
前記第２の光取出し層上に形成される平坦層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子用の光取出し基板。
【請求項８】
ドーパントがドープされた第１の金属酸化物からなる第１の光取出し層を形成する第１の光取出し層形成段階;
前記第１の光取出し層上に前記第１の金属酸化物よりも原子の拡散速度が遅い第２の金属酸化物からなる第２の光取出し層を形成する第２の光取出し層形成段階；並びに
前記第１の光取出し層及び前記第２の光取出し層を熱処理して、原子の拡散によって前記第１の光取出し層内部に複数の気孔を形成させる気孔形成段階;
を含むことを特徴とする、有機発光素子用の光取出し基板の製造方法。
【請求項９】
前記第１の光取出し層形成段階ではＧａを前記ドーパントとして用いることを特徴とする、請求項８に記載の有機発光素子用の光取出し基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の光取出し層形成段階ではＧａを前記第１の金属酸化物に対して４．１〜１１．３ｗｔ％の範囲で前記第１の金属酸化物にドープすることを特徴とする、請求項９に記載の有機発光素子用の光取出し基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の光取出し層形成段階では常圧化学気相蒸着によってＺｎＯを基板上に蒸着することを特徴とする、請求項１０に記載の有機発光素子用の光取出し基板の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の光取出し層形成段階ではＥ−ビームまたはスパッタリングによってＡｌ２Ｏ３を前記第１の光取出し層上に蒸着することを特徴とする、請求項１１に記載の有機発光素子用の光取出し基板の製造方法。
【請求項１３】
前記気孔形成段階では前記第１の光取出し層及び前記第２の光取出し層を６００〜８００℃の範囲の温度で熱処理することを特徴とする、請求項８に記載の有機発光素子用の光取出し基板の製造方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の有機発光素子用の光取出し基板を、発光された光が外部に放出される向きの前方に備えることを特徴とする有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子用の光取出し基板、その製造方法、及びこれを含む有機発光素子に係り、より詳しくは、優れた光取出し効率を示す有機発光素子用の光取出し基板、その製造方法、及びこれを含む有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光装置は、有機物を利用して発光層を形成する有機発光装置と無機物を利用して発光層を形成する無機発光装置とに大別できる。このうち、有機発光装置を構成する有機発光素子は、電子注入電極（ｃａｔｈｏｄｅ）から注入された電子と正孔注入電極（ａｎｏｄｅ）から注入された正孔とが有機発光層で結合して励起子（ｅｘｉｔｏｎ）を形成し、該励起子がエネルギーを放出しながら発光する自己発光型素子であって、低電力駆動、自己発光、広視野角、高解像度や天然色の実現、速い応答速度などの長所を持っている。
【０００３】
近年、この種の有機発光素子を携帯用情報機器、カメラ、時計、事務用機器、自動車などの情報表示窓、テレビ、ディスプレイまたは照明用などに適用するための研究が活発に進められてきている。
【０００４】
上述したような有機発光素子の発光効率を向上させるための手法としては、発光層を構成する材料の発光効率を高めたり、発光層から発光した光の光取出し効率を向上させたりする手法などがある。
【０００５】
このとき、光取出し効率は、有機発光素子を構成する各層の屈折率によって左右される。一般の有機発光素子の場合、発光層から放出される光が臨界角以上の角度で出射するとき、アノードである透明電極層のように屈折率の高い層と基板ガラスのように屈折率の低い層との間の界面で全反射を起こすことで、光取出し効率が劣化し、これにより、有機発光素子の全体的な発光効率が低減するという不具合があった。
【０００６】
これについて具体的に説明すると、有機発光素子は発光量の２０％しか外部に放出されず、その８０％程度の光は基板ガラスとアノード及び正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを含む有機発光層の屈折率差による導波路（ｗａｖｅ ｇｕｉｄｉｎｇ）効果と基板ガラスと空気との屈折率差による全反射効果により損失される。
【０００７】
すなわち、内部有機発光層の屈折率は１．７〜１．８であり、アノードとして一般に用いられるＩＴＯの屈折率は約１．９である。このとき、二つの層の厚さは略２００〜４００ｎｍと非常に薄く、基板ガラスの屈折率は１．５であるので、有機発光素子中には平面導波路が自然に形成される。計算によれば、前記原因による内部導波モードで損失される光の割合が約４５％にのぼる。そして、基板ガラスの屈折率は約１．５であり、外部空気の屈折率は１．０であるので、基板ガラスを介して外部へ光が出るとき、臨界角以上の角度で入射する光は全反射を起こして基板ガラス内部に閉じ込められ、このように閉じ込められた光の割合は約３５％にのぼるため、僅か発光量の２０％程度しか外部に放出されない。
【０００８】
したがって、現在、有機発光素子の光取出し効率を向上させるための方法に関する研究が活発に進められてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国公開特許公報 ＵＳ ２０１３-０１９３４１６（２０１３.０８.０１.）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、優れた光取出し効率を示す有機発光素子用の光取出し基板、その製造方法、及びこれを含む有機発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このために、本発明は、内部に複数の気孔が形成されており、ドーパントがドープされている第１の金属酸化物からなる第１の光取出し層；及び前記第１の光取出し層上に形成され、前記第１の金属酸化物と比較して原子の拡散速度が異なる第２の金属酸化物からなる第２の光取出し層；を含むことを特徴とする有機発光素子用の光取出し基板を提供する。
【００１２】
ここで、前記第１の金属酸化物は、前記第２の金属酸化物よりも原子の拡散速度が相対的に速いものであってよい。
【００１３】
このとき、前記第１の金属酸化物は、前記第２の金属酸化物よりも屈折率が大きいものであってよい。
【００１４】
また、前記第１の金属酸化物はＺｎＯであり、前記第２の金属酸化物はＡｌ２Ｏ３であってよい。
【００１５】
このとき、前記ドーパントはＧａであってよい。
【００１６】
また、前記ドーパントは、前記第１の金属酸化物に対して４．１〜１１．３ｗｔ％の範囲でドープされていてよい。
【００１７】
そして、前記気孔は、前記第１の光取出し層と前記第２の光取出し層との間の界面から前記第１の光取出し層の内側方向に形成されていてよい。
【００１８】
また、前記第２の光取出し層上に形成される平坦層を更に含んでいてよい。
【００１９】
一方、本発明は、ドーパントがドープされた第１の金属酸化物からなる第１の光取出し層を形成する第１の光取出し層形成段階；前記第１の光取出し層上に前記第１の金属酸化物よりも原子の拡散速度が遅い第２の金属酸化物からなる第２の光取出し層を形成する第２の光取出し層形成段階；並びに、前記第１の光取出し層及び前記第２の光取出し層を熱処理して、原子の拡散によって前記第１の光取出し層内部に複数の気孔を形成させる気孔形成段階；を含むことを特徴とする有機発光素子用の光取出し基板の製造方法を提供する。
【００２０】
ここで、前記第１の光取出し層形成段階では、Ｇａを前記ドーパントとして用いていてよい。
【００２１】
このとき、前記第１の光取出し層形成段階では、Ｇａを前記第１の金属酸化物に対して４．１〜１１．３ｗｔ％の範囲で前記第１の金属酸化物にドープしていてよい。
【００２２】
また、前記第１の光取出し層形成段階では、常圧化学気相蒸着によってＺｎＯを基板上に蒸着していてよい。
【００２３】
そして、前記第２の光取出し層形成段階では、Ｅ−ビームまたはスパッタリングによってＡｌ２Ｏ３を前記第１の光取出し層上に蒸着していてよい。
【００２４】
また、前記気孔形成段階では、前記第１の光取出し層及び前記第２の光取出し層を６００〜８００℃の温度範囲で熱処理していてよい。
【００２５】
さらに、本発明は、前記した有機発光素子用の光取出し基板を、発光した光が外部に放出される向きの前方に備えることを特徴とする有機発光素子を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、熱による原子の拡散速度が互いに異なる金属酸化物薄膜を積層及び熱処理することで、原子の拡散速度が相対的に速い金属酸化物薄膜内部に光散乱効果を持つ複数の気孔を形成させることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、原子の拡散速度が相対的に速い金属酸化物薄膜にドープされるドーパントの含量調節によって、気孔の形成位置及び気孔の形成密度を制御することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、内部に複数の気孔が形成されている金属酸化物薄膜を有機発光素子の光取出し層に適用の際、有機発光素子の光取出し効率を増大させることができ、その結果、低電流でも有機発光素子を駆動することができるようになり、有機発光素子を採用した照明またはディスプレイ装置の消費電力を低減することができ、且つ輝度も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例に係る有機発光素子用の光取出し基板及びこれを備えた有機発光素子を概略的に示す断面図である。
【００３０】
【図２】本発明の実施例に係る有機発光素子用の光取出し基板の製造方法を示す工程フローチャートである。
【００３１】
【図３】本発明の実施例別の、熱処理温度による気孔形成の差を確認するためのＦＩＢ−ＳＥＭ分析結果を示す図である。
【００３２】
【図４】図３の実施例別の、透過率及びヘイズ測定結果を示す図である。
【００３３】
【図５】本発明の実施例別の、Ｇａ濃度による気孔形成の差を確認するためのＦＩＢ−ＳＥＭ分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例に係る有機発光素子用の光取出し基板、その製造方法、及びこれを含む有機発光素子について詳しく説明する。
【００３５】
なお、本発明を説明するにあたって、関連公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にし得ると判断された場合、その詳細な説明は割愛する。
【００３６】
図１に示すように、本発明の実施例に係る有機発光素子用の光取出し基板１００は、有機発光素子１０から発光した光が外部に放出される向きの前方に配設され、わずか発光量の２０％程度しか外部に放出されない有機発光素子１０の光取出し効率を向上させる基板である。
【００３７】
ここで、具体的に図示してはいないが、有機発光素子１０は、互いに対向する基板の間に配設されるアノード、有機発光層、及びカソードの積層構造からなる。このとき、アノードは正孔注入が起こり易いように仕事関数（ｗｏｒｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の大きい金属、例えば、Ａｕ、Ｉｎ、ＳｎもしくはＩＴＯのような金属または金属酸化物からなるものであってよい。また、カソードは、電子注入が起こり易いように仕事関数の小さいＡｌ、Ａｌ：ＬｉまたはＭｇ：Ａｇの金属薄膜からなるものであってよい。このとき、有機発光素子１０がトップエミッション型である場合、本発明の実施例に係る光取出し基板１００はカソード上に配設される。また、この場合、カソードは、有機発光層から発光した光が透過し易いようにＡｌ、Ａｌ：ＬｉまたはＭｇ：Ａｇの金属薄膜の半透明電極（ｓｅｍｉｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）とインジウム・スズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）のような酸化物透明電極（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）薄膜の多層構造からなるものであってよい。そして、有機発光層は、アノード上に順に積層される正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層を含んでなるものであってよい。このとき、本発明の実施例に係る有機発光素子１０が照明用の白色有機発光素子からなる場合、例えば、発光層は、青色領域の光を放出する高分子発光層とオレンジ−赤色領域の光を放出する低分子発光層の積層構造からなるものであってよく、その他、多様な構造で形成されて白色発光を実現することができる。また、有機発光素子１０は、タンデム（ｔａｎｄｅｍ）構造からなるものであってよい。これにより、有機発光層が複数備えられ、連結層（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）を介して交互に配設されていてよい。
【００３８】
このような構造により、アノードとカソードとの間に順方向電圧が印加されると、カソードから電子が電子注入層及び電子輸送層を介して発光層に移動するようになり、アノードから正孔が正孔注入層及び正孔輸送層を介して発光層に移動するようになる。そして、発光層中に注入された電子と正孔とは、発光層で再結合して励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成し、該励起子が励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）から基底状態（ｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｅ）に転移しながら光を放出するようになり、このとき、放出される光の明るさは、アノードとカソードとの間を流れる電流量に比例するようになる。
【００３９】
このように、有機発光素子１０に採用される光取出し基板１００は、第１の光取出し層１２０及び第２の光取出し層１３０を含んでなる。
【００４０】
第１の光取出し層１２０は、有機発光素子１０の光が放出される側の基板とアノードとの間に形成されていてよい。該第１の光取出し層１２０は、ドーパントがドープされている金属酸化物からなる。このとき、ドーパントはＧａであってよい。また、第１の光取出し層１２０の内部には複数の気孔１２１が形成されている。ここで、該気孔１２１は、有機発光素子１０から放出される光を散乱、すなわち、光の放出経路を複雑化あるいは多変化させ、前方への光の抽出効率を向上させる役割をする。このとき、複数の気孔１２１は、同一または多様な模様や大きさで形成されていてよい。すなわち、複数の気孔１２１は、ランダムな大きさや間隔、形態や模様をなしていてよく、このように、複数の気孔１２１がランダムに形成されると、特定の波長帯ではない広い波長帯で一様に光取出しを誘導することができ、本発明の実施例に係る光取出し基板１００を適用する有機発光素子１０が照明用である場合、より有効に用いることができる。
【００４１】
ここで、このように第１の光取出し層１２０内部に形成される複数の気孔１２１は、熱による原子の拡散の速度が異なる物質が積層されている場合、熱処理時に原子の拡散速度が相対的に速い物質の原子が、原子の拡散速度が相対的に遅い物質に移動するカーケンドール効果（Ｋｉｒｋｅｎｄａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ）によって形成される。このために、第１の光取出し層１２０をなす金属酸化物は、第２の光取出し層１３０をなす金属酸化物と比較して原子の拡散速度が異なる物質、具体的には、原子の拡散速度が速い物質からなる。また、第１の光取出し層１２０をなす金属酸化物は、第２の光取出し層１３０をなす金属酸化物よりも相対的に屈折率の大きい物質からなるものであってよい。例えば、第１の光取出し層１２０をなす金属酸化物はＺｎＯからなるものであってよく、これに伴い、第２の光取出し層１３０をなす金属酸化物はＡｌ２Ｏ３からなるものであってよい。
【００４２】
また、複数の気孔１２１は、第１の光取出し層１２０をなす金属酸化物にドープされるドーパントの濃度によって、その分布度が制御される。本発明の実施例において、第１の光取出し層１２０をなす金属酸化物にドープされるドーパントは、金属酸化物、すなわち、ＺｎＯに対して４．１〜１１．３ｗｔ％の範囲でドープされていてよい。このような範囲においてドーパントのドーピング濃度が低い場合、複数の気孔１２１は、主に第１の光取出し層１２０と第２の光取出し層１３０との間の界面から第１の光取出し層１２０の内側方向に形成され、また、ドーパントのドーピング濃度が高い場合、複数の気孔１２１は、第１の光取出し層１２０と第２の光取出し層１３０との間の界面だけでなく、第１の光取出し層１２０の内部全領域に亘って遍く形成される。
【００４３】
第２の光取出し層１３０は、第１の光取出し層１２０上に形成される。上述したように、第２の光取出し層１３０は、製造過程において、原子拡散により第１の光取出し層１２０内部に複数の気孔１２１が形成されるように、第１の光取出し層１２０をなす金属酸化物よりも原子の拡散速度が相対的に遅い金属酸化物、例えば、Ａｌ２Ｏ３からなるものであってよい。該第２の光取出し層１３０は、第１の光取出し層１２０と共に有機発光素子１０の内部光取出し層としての役割をするようになる。このとき、第２の光取出し層１３０は、有機発光素子１０のアノードと接するようになる。このとき、アノードと接する第２の光取出し層１３０の表面の平坦度が低い場合、第２の光取出し層１３０の表面形状がアノードに転写され、有機発光素子１０の電気的特性が低下することがある。これを防止するために、本発明の実施例に係る光取出し基板１００を有機発光素子１０に適用する場合は、第２の光取出し層１３０とアノードとの間に平坦層（図示せず）を形成していてよい。
【００４４】
このように、内部に複数の気孔１２１が形成されている第１の光取出し層１２０及び第２の光取出し層１３０を含む本発明の実施例に係る光取出し基板１００を有機発光素子１０に適用すれば、有機発光素子１０の光取出し効率を増大させることができ、その結果、低電流でも有機発光素子１０を駆動できるようになり、有機発光素子１０を光源として採用した照明またはディスプレイ装置の消費電力を低減させることができ、且つ輝度も向上させることができる。
【００４５】
以下、本発明の実施例に係る有機発光素子用の光取出し基板の製造方法について、図２を参照して説明することにする。なお、各構成要素に付した図面符号は図１を参照することにする。
【００４６】
図２は、本発明の実施例に係る有機発光素子用の光取出し基板の製造方法を示す工程フローチャートである。
【００４７】
図２に示すように、本発明の実施例に係る有機発光素子用の光取出し基板の製造方法は、有機発光素子１０から発光した光が外部に放出される向きの前方に配設される、有機発光素子１０の光取出し効率を向上させる光取出し基板１００を製造する方法である。当該有機発光素子用の光取出し基板の製造方法は、第１の光取出し層形成段階（Ｓ１）、第２の光取出し層形成段階（Ｓ２）、及び気孔形成段階（Ｓ３）を含む。
【００４８】
先ず、第１の光取出し層形成段階（Ｓ１）は、ドーパントがドープされた金属酸化物からなる第１の光取出し層１２０を形成する段階である。第１の光取出し層形成段階（Ｓ１）では、常圧化学気相蒸着（ＡＰＣＶＤ）によって金属酸化物であるＺｎＯを有機発光素子１０のエンカプセレーション基板のうちの一つの基板上に蒸着する。また、第１の光取出し層形成段階（Ｓ１）では、ＺｎＯにドーパントとしてＧａをドープする。このとき、第１の光取出し層形成段階（Ｓ１）では、ＧａをＺｎＯに対して４．１〜１１．３ｗｔ％の範囲でドープしていてよい。このようなＧａドーピングは、常圧化学気相蒸着中に行われ、またはＺｎＯ薄膜蒸着の後に行われてよい。
【００４９】
次いで、第２の光取出し層形成段階（Ｓ２）は、第１の光取出し層１２０上に、第１の光取出し層１２０をなす金属酸化物とは異なる金属酸化物からなる第２の光取出し層１３０を形成する段階である。第２の光取出し層形成段階（Ｓ２）では、後続工程に伴う熱処理工程時の原子の拡散によるカーケンドール効果により第１の光取出し層１２０内部に複数の気孔１２１が形成できるように、第１の光取出し層１２０をなす金属酸化物よりも原子の拡散速度が遅い金属酸化物、例えば、Ａｌ２Ｏ３をＥ−ビームまたはスパッタリングによって第１の光取出し層１２０上に蒸着する。
【００５０】
最後に、気孔形成段階（Ｓ３）は、原子の拡散によって第１の光取出し層１２０内部に複数の気孔１２１を形成させる段階である。すなわち、気孔形成段階（Ｓ３）は、原子の拡散によるカーケンドール効果を実現する段階である。このために、気孔形成段階（Ｓ３）では、一方向に沿って積層されている第１の光取出し層１２０及び第２の光取出し層１３０を熱処理する。このとき、気孔形成段階（Ｓ３）では、６００〜８００℃の温度範囲で熱処理してよい。ここで、熱処理温度が６００℃未満であると、気孔１２１が形成され難く、熱処理温度が８００℃を超過すると、気孔１２１を所望の形状に制御し難くなる。また、十分な気孔１２１の大きさを確保するためには、熱処理時間を１時間以上とする必要がある。このとき、熱処理時間が５時間を過ぎると、拡散する原子が飽和（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）し、それ以上原子の拡散が起こらなくなる。すなわち、熱処理時間が５時間を過ぎると、気孔１２１がそれ以上形成されず、５時間を超過する熱処理は意味がない。
【００５１】
このようにして第１の光取出し層１２０及び第２の光取出し層１３０を熱処理すると、第１の光取出し層１２０と第２の光取出し層１３０との間の界面及び相対的に原子の拡散速度が速い金属酸化物からなる第１の光取出し層１２０内部に複数の気孔１２１が形成される。ここで、熱処理温度が８００℃に近いほど気孔１２１の大きさが大きくなり且つ形成個数も多くなる。また、第１の光取出し層１２０をなす金属酸化物であるＺｎＯにドープされるＧａのドーピング濃度が高いほど、第１の光取出し層１２０内部全体に遍く気孔１２１が形成され、Ｇａのドーピング濃度が低いと、主に第１の光取出し層１２０と第２の光取出し層１３０との間の界面だけに気孔１２１が形成される。すなわち、第１の光取出し層１２０内部に形成される複数の気孔１２１は、第１の光取出し層形成段階（Ｓ１）でのＧａドーピング濃度及び気孔形成段階（Ｓ３）での熱処理温度の制御によって、その形成位置、大きさ、形成個数などが制御される。
【００５２】
このようにして気孔形成段階（Ｓ３）が完了すると、本発明の実施例に係る有機発光素子用の光取出し基板１００が製造される。
【実施例】
【００５３】
＜実施例１：熱処理温度に応じた気孔形成の差の確認＞
【００５４】
ＡＰＣＶＤによって、ＧａがドープされたＺｎＯ薄膜を約５００ｎｍの厚さで基板上に蒸着した後、Ｅ−ビームまたはスパッタリングによって、ＺｎＯ薄膜上にＡｌ２Ｏ３薄膜を２００ｎｍの厚さで蒸着したサンプル３つを作製し、サンプル１（ＲＴ）に対しては熱処理を実施せず、サンプル２（７００℃）は７００度で５時間にかけて処理を実施し、サンプル３（８００℃）は８００度で５時間にかけて熱処理を実施した。また、ＡＰＣＶＤによって、ＺｎＯ薄膜を約５００ｎｍの厚さで基板上に蒸着した後、Ｅ−ビームまたはスパッタリングによって、ＺｎＯ薄膜上にＡｌ２Ｏ３薄膜を蒸着したサンプル４（ＺｎＯ ８００℃）を作製した後、８００度で５時間にかけて熱処理を実施した。
【００５５】
そして、図３に示すように、このように作製した４つのサンプルに対する気孔形成効果を調べるために、ＦＩＢ−ＳＥＭで断面を分析した。図３を見ると、熱処理を実施していないサンプル１（ＲＴ）では気孔が形成されていないことが確認され、熱処理を実施したサンプルのうち、サンプル３（８００℃）の場合は、相対的に、形成された気孔が大きく且つ気孔の数も多いことが確認された。また、Ｇａがドープされていないサンプル４（ＺｎＯ ８００℃）の場合は、ＺｎＯ薄膜とＡｌ２Ｏ３薄膜との界面の近傍のみに気孔が発生し、その形成個数や大きさも相対的に小さいことが確認された。そして、Ｇａがドープされたサンプル２（７００℃）とＧａがドープされていないサンプル４（ＺｎＯ ８００℃）とを比較すると、より低い温度で熱処理を実施したサンプル２（７００℃）でより多くの気孔が発生し、ＺｎＯ薄膜の全体に気孔が分布されていることが確認された。すなわち、Ｇａをドープした場合、Ｇａをドープしていない場合よりも低い温度で熱処理を実施しても、より多くの気孔を形成できるだけでなく、気孔の形成領域も広くすることができることが確認された。
【００５６】
また、気孔による散乱効果を確認するために、サンプル１〜サンプル３に対する透過率とヘイズを測定し、これを図４のグラフで示した。図４のグラフを見ると、熱処理を実施していないサンプル１（ＲＴ）のヘイズ（ｈａｚｅ）は２．４８％、サンプル２（７００℃）のヘイズは２．５８％と測定された。特に、サンプル３（８００℃）の場合は、ヘイズが１８．６３％であって、熱処理を実施していないサンプル１（ＲＴ）に比べて、約７．５倍増加したことが確認された。これは、それだけ多くの数の気孔が形成されたことを意味する。
【００５７】
＜実施例２：Ｇａ濃度に応じた気孔形成の差の確認＞
【００５８】
ＡＰＣＶＤによって、ＧａがドープされたＺｎＯ薄膜を、約５００ｎｍの厚さで基板上に蒸着した後、Ｅ−ビームまたはスパッタリングによって、ＺｎＯ薄膜上にＡｌ２Ｏ３薄膜を２００ｎｍの厚さで蒸着した試料５つを作製した。ここで、試料１のＧａドーピング濃度はＺｎＯに対して４．１ｗｔ％、試料２のＧａドーピング濃度はＺｎＯに対して６．２ｗｔ％、試料３のＧａドーピング濃度はＺｎＯに対して７．８ｗｔ％、試料４のＧａドーピング濃度はＺｎＯに対して８．８ｗｔ％、及び試料５のＧａドーピング濃度はＺｎＯに対して１１．３ｗｔ％に制御された。そして、このようにＧａのドーピング濃度が異なる試料１〜試料５を、８００度で５時間にかけて熱処理を実施した。
【００５９】
図５に示すように、このように作製した５つの試料に対する気孔形成効果を調べるために、ＦＩＢ−ＳＥＭで断面を分析した。図５を見ると、Ｇａのドーピング濃度が最も高い試料５の場合、ＺｎＯ薄膜の全領域に遍く気孔が分布していることが確認された。また、Ｇａのドーピング濃度が高いほど、ＺｎＯ薄膜中の領域に遍く気孔が形成されることが確認されたのに対し、Ｇａのドーピング濃度が低いと、主にＺｎＯ薄膜とＡｌ２Ｏ３との間の界面に気孔が形成されることが確認された。
【００６０】
以上のように、限られた実施例や図面に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は前記した実施例に限定されるものではなくて、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から種々の修正及び変形が可能である。
【００６１】
よって、本発明の範囲は説明された実施例に局限して決められてはならず、特許請求の範囲だけでなく特許請求の範囲と均等なものなどによって決められるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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