特許 5728618 チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜及びその製造方法、並びにその応用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5728618

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜及びその製造方法、並びにその応用

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/06 20060101AFI20150514BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20150514BHJP

   C01B 33/24 20060101ALI20150514BHJP

   C04B 35/22 20060101ALI20150514BHJP

   H01J 29/20 20060101ALI20150514BHJP

   H05B 33/14 20060101ALI20150514BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/06 L

   C23C14/34 A

   C01B33/24 101

   C04B35/22

   H01J29/20

   H05B33/14 Z

【請求項の数】10

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-517372(P2014-517372)

(86)(22)【出願日】2011年6月27日

(65)【公表番号】特表2014-527574(P2014-527574A)

(43)【公表日】2014年10月16日

(86)【国際出願番号】CN2011076446

(87)【国際公開番号】WO2013000111

(87)【国際公開日】20130103

【審査請求日】2013年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】512226860

【氏名又は名称】▲海▼洋王照明科技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】周明杰

(72)【発明者】

【氏名】王平

(72)【発明者】

【氏名】▲陳▼吉星

(72)【発明者】

【氏名】▲鍾▼▲鉄▼涛

【審査官】 若土 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１９１５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６４６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１４８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０２３１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−０９５４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０８７６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３４１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３４１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７７５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４０５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５６８８４３８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｃ０１Ｂ ３３／００−３３／１９３

Ｃ０４Ｂ ３５／２２

Ｈ０１Ｊ ２９／２０

Ｈ０５Ｂ ３３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜であって、
前記チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜は、一般式のＣａ_２−ｘＭｇＳｉ_２Ｏ_７：ｘＴｉ^４＋で示され、その中、ｘが０．０００１７〜０．０２５６であることを特徴とする、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜。

【請求項2】

前記ｘは０．００１〜０．００８であることを特徴とする、請求項１に記載のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜。

【請求項3】

ＣａＯ粉体、ＭｇＯ粉体、ＳｉＯ_２粉体、及びＴｉＯ_２粉体を、（２−ｘ）：１：２：ｘのモル比（その中で、ｘが０．０００１７〜０．０２５６である）で混合し、焼結してターゲット材を形成する工程と、
前記ターゲット材をマグネトロンスパッタリング・チャンバー内に入れ、真空引きし、作動圧力を０．２Ｐａ〜４Ｐａと設置し、不活性ガスと水素ガスとの混合ガスを１５ｓｃｃｍ〜３５ｓｃｃｍの流量で流し込み、基板温度を２５０℃〜７５０℃と設置し、スパッタ出力を３０Ｗ〜２００Ｗとして、スパッタリングを行って、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を得る工程と、
を備えることを特徴とする、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法。

【請求項4】

得られたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜に対して、さらにアニール処理を行うことを特徴とする、請求項３に記載のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法。

【請求項5】

前記アニール処理のアニール温度は５００℃〜８００℃であり、前記アニールの保温時間は１ｈ〜３ｈであることを特徴とする、請求項４に記載のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法。

【請求項6】

前記ｘは０．００１〜０．００８であることを特徴とする、請求項３に記載のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法。

【請求項7】

前記混合ガスにおける水素ガスの含有量は体積百分率で１％〜１５％であることを特徴とする、請求項３に記載のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法。

【請求項8】

前記混合ガスにおける水素ガスの含有量は体積百分率で３％〜８％であることを特徴とする、請求項３に記載のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法。

【請求項9】

前記チャンバーの作動圧力が１．５Ｐａ〜２．５Ｐａであり、前記基板温度が４００℃〜６００℃であり、前記スパッタ出力が１００Ｗ〜１４０Ｗであることを特徴とする、請求項３〜８のいずれか１項に記載のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法。

【請求項10】

電界放出素子、ブラウン管、及び／又は電界発光デバイスにおける、請求項１又は２に記載のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の応用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体光電材料技術分野に属し、具体的には、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜及びその製造方法、並びにその応用に関する。

【背景技術】

【0002】

薄膜電界発光ディスプレイ（ＴＦＥＬＤ）は、自発光性、全体固体性、耐衝撃性、高速応答性、広視野角、適用温度範囲が広く、プロセスが簡単である等の利点を有するため、広く注目されており、急速に発展している。ＺｎＳ：Ｍｎを発光層とする単色のＴＦＥＬＤは、既に成熟に発展し、且つ既に商業化を実現した。現在、ＴＦＥＬＤの研究は、青色光の輝度を向上させ、マルチカラーないしはフルカラーのＴＦＥＬＤを実現することにその重点がある。

【0003】

発光材料において、希土類イオンをドーブしたケイ酸塩系蛍光粉は、既に深く研究され、優れた赤色光から青色光の励起を得ることができる。しかしながら、希土類はその値段が高く、且つケイ酸塩から薄膜電界発光材料を製造した場合、一般的に薄膜の質量が低く、性能が劣ることで、更なる応用が制限された。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術の欠陥を解決することにあり、本発明はチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜及びその製造方法、並びにその応用を提供する。

【0005】

また、本発明の実施形態のもう１つの目的は、上記のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法を提供することにある。

【0006】

また、本発明の実施形態の他の１つの目的は、上記のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜が電界放出素子、ブラウン管、及び／又は電界発光デバイスにおける応用を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態は、下記のような形態により実現する。第１の形態は、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を提供するものであり、前記のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の一般式は、Ｃａ_２−ｘＭｇＳｉ_２Ｏ_７：ｘＴｉ^４＋であり、式において、ｘが０．０００１７〜０．０２５６である。

【0008】

また、本発明の実施形態は、上記チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法を提供するものであり、当該方法は、
ＣａＯ粉体、ＭｇＯ粉体、ＳｉＯ_２粉体、及びＴｉＯ_２粉体を、（２−ｘ）：１：２：ｘのモル比（その中で、ｘが０．０００１７〜０．０２５６である）で混合し、焼結してターゲット材を形成する工程と、
前記のターゲット材をマグネトロンスパッタリング・チャンバー内に入れ、真空引きし、作動圧力を０．２Ｐａ〜４Ｐａとし、不活性ガスと水素ガスとの混合ガスを、１５ｓｃｃｍ〜３５ｓｃｃｍの流量で流し込み、基板温度を２５０℃〜７５０℃とし、スパッタ出力を３０Ｗ〜２００Ｗとすることでスパッタリングを行って、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を得る工程と、
を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実施形態におけるチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜は、チタン（Ｔｉ）をドープした三元系ケイ酸塩により、発光強度が高く、熱安定性及び化学的安定性に優れた薄膜を得るものである。上記の製造方法には、マグネトロンスパッタリング法が用いられ、それは、堆積速度が高く、薄膜の付着性が良く、制御し易く、且つ大面積の堆積が実現できるなどの利点がある。さらに、当該薄膜は、光電半導体の応用において、高安定性や長寿命の長所を示している。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態におけるチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法のフロー図である。

【図2】本発明の実施形態に係るチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を発光層とする電界発光デバイスの構成を模式的に示す図である。

【図3】本発明の実施例１で製造されたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の電界発光ペクトル図である。

【図4】本発明の実施例１で製造されたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜のＸＲＤスペクトルの図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の目的、技術的手段及び利点を更に明らかにするために、図面及び実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、ここで具体的に記載された実施例は、本発明の解釈のみに用いられ、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

【0012】

本発明の実施形態は、下記のような技術的手段により実現される。第１の形態は、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を提供するものであり、前記のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の一般式は、Ｃａ_２−ｘＭｇＳｉ_２Ｏ_７：ｘＴｉ^４＋であり、その中、ｘが０．０００１７〜０．０２５６である。ｘが０．００１〜０．００８であることが好ましい。

【0013】

ケイ酸塩基質は、比較的に高い化学的安定性及び熱安定性を有し、且つ純度が高い二酸化ケイ素の原料が安価で入手しやすく、理想的な基質材料である。希土類に対して、Ｔｉは安価であり、基質材料のＣａ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７に少量でドーピングされた場合、高強度の発光を得ることができる。

【0014】

また、本発明の実施形態の他の目的は、本発明の実施形態に係るチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法を提供することにあり、当該方法は、図１に示すように、以下の工程を含む。
Ｓ０１： ＣａＯ粉体、ＭｇＯ粉体、ＳｉＯ_２粉体、及びＴｉＯ_２粉体を、（２−ｘ）：１：２：ｘのモル比で混合し、焼結してターゲット材を形成し、その中で、ｘが０．０００１７〜０．０２５６である。
Ｓ０２： 前記のターゲット材をマグネトロンスパッタリング・チャンバー内に入れ、真空引きし、作動圧力を０．２Ｐａ〜４Ｐａとし、不活性ガスと水素ガスとの混合ガスを、１５ｓｃｃｍ〜３５ｓｃｃｍの流量で流し込み、基板温度を２５０℃〜７５０℃とし、スパッタ出力を３０Ｗ〜２００Ｗとすることでスパッタリングを行い、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を得る。

【0015】

上記の工程Ｓ０１において、ＣａＯ粉体、ＭｇＯ粉体、ＳｉＯ_２粉体、及びＴｉＯ_２粉体を秤量し、且つ均一に混合し、焼結してターゲット材とする。例えば、９００℃〜１３００℃の温度で焼結させ、約Ф５０×２ｍｍのセラミックターゲット材を作製した。焼結温度は、１２５０℃であることが好ましい。上記の粉体の純度は、９９．９９％よりも大きいであることが好ましい。混合物における各成分のモル比は、ＣａＯ：ＭｇＯ：ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２が（２−ｘ）：１：２：ｘであり、式中、ｘが０．０００１７〜０．０２５６である。基体の成分及びドーピング元素の含有量は、薄膜の性能及び構造に影響を与える重要な要素である。ドーピングされた金属イオンが材料の構造に影響を与えることにより、外来の金属イオンが結晶格子に入り込んで結晶の構造の一部に歪みを発生させる。このため、ドーピング量が多すぎると、格子歪みが大きくなりすぎ、結晶格子におけるイオンの秩序化を乱したり、材料に不純物相を生成させることになり、従って材料の性能がひどく弱化される。ドーピング量が少なすぎると、その発光性能が低下する。前記のｘは、０．００１〜０．００８であることが好ましい。

【0016】

工程Ｓ０２において、基板は、サファイア、石英ガラス、シリコンウェハー等の硬質基板である。使用する前に、アセトン、無水エタノール、及び脱イオン水を用いて超音波で洗浄する。更なる応用により、基板、例えば、ＩＴＯガラス基板を選んで用いてもよい。ターゲット材と基板との距離は、４５ｍｍ〜９５ｍｍであることが好ましい。ターゲット材と基板との距離は、６０ｍｍであるのがより好ましい。ターゲット材をスパッタリング・チャンバー内に入れた後、機械ポンプや分子ポンプを用い、チャンバー内の真空度が１．０×１０^−３Ｐａ〜１．０×１０^−５Ｐａ以上、好ましくは６．０×１０^−４Ｐａになるように、チャンバーを真空引きした。性能が優れるチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を得るために、プロセス条件の設計は非常に重要である。スパッタリング・チャンバー内での作動ガスは、不活性ガスと水素ガスとの混合ガスであり、その中で、水素ガスの体積百分率が１％〜１５％であり、３％〜８％であることが好ましい。混合ガスの流量が２０ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍで、作動圧力が１．５Ｐａ〜２．５Ｐａであり、基板温度が４００℃〜６００℃であり、スパッタ出力が１００Ｗ〜１４０Ｗであることが好ましい。さらに、得られたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜に対してアニール処理を行い、薄膜の性能を高めることができる。上記の特定のプロセス条件下で得られたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜に対し、アニール処理を行う。アニール処理は、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を、アニール温度までに昇温して保温する過程を含む。アニール温度は、５００℃〜８００℃である。好ましくは、アニール温度が５５０℃〜６５０℃であり、アニールの雰囲気が不活性ガス、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどの雰囲気であり、又は真空アニールである。本発明の１つの好ましい実施例において、アニール処理が０．０１Ｐａの真空炉でアニールすることである。アニールの昇温は、速すぎたり、遅すぎたりしては良くなく、昇温速度が１℃／ｍｉｎ〜１０℃／ｍｉｎであり、好ましくは５℃／ｍｉｎ〜８℃／ｍｉｎである。アニール温度までに昇温した後、１ｈ〜３ｈを維持し、２ｈを維持することが好ましい。アニールは、薄膜の結晶品質を向上させ、薄膜を増加させ、且つ薄膜の発光効率を向上させる。

【0017】

また、本発明の実施形態は、上記のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜が電界放出素子、ブラウン管、及び／又は電界発光デバイスにおける応用を提供する。電界発光デバイスを例として、図２に示すように、上記の実施例におけるチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を用いた電界発光デバイスを示し、当該デバイスは、順に積層されたガラス基層２１、陽極２２、発光層２３、及び陰極２４を備える。陽極２２は、酸化インジウム錫（ＩＴＯと略称する）を用いてもよい。発光層２３は、本発明実施例におけるチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を含む。陰極２４は、金属Ａｇであってもよいが、これのみに限定されたものではない。したがって、１つの具体的な実施例において、薄膜電界発光デバイスの構成は、ガラス／ＩＴＯ／チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜／Ａｇで示される。各層は、従来の方法で形成されてもよく、例えば、ＩＴＯ層を有するガラス基板を用い、マグネトロンスパッタリング法により上記のチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜をスパッタリングさせ、さらにＡｇ層を蒸着するという方法で形成されてもよい。

【0018】

本発明の実施形態は、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を提供する。少量のチタンをドープすることにより、結晶化度が高いチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜が得られる。当該チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の製造方法は、マグネトロンスパッタリング法により、薄膜の発光強度が高く、性能が安定であるとともに、より良い使用寿命を維持することを実現することができる。さらに、スパッタリングで得られたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜に対して、不活性ガスと水素ガスとの混合ガスを用いてアニール処理を行うことにより、薄膜の発光効率を高めることができるともに、比較的に少量のドーパントでも性能の優れる薄膜を得ることができ、青色光区域においてより強い発射を有する。

【0019】

以下、具体的な実施例に基づき、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。

【0020】

実施例１
純度が９９．９９％であるＣａＯ粉体、ＭｇＯ粉体、ＳｉＯ_２粉体、及びＴｉＯ_２粉体を選んで混合させる。当該混合物において、各成分のモル比はＣａＯ：ＭｇＯ：ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２が１．９９４：１：２：０．００６であり、ＣａＯ粉体の質量が１１１．６ｇで、ＭｇＯ粉体の質量が４０ｇで、ＳｉＯ_２粉体の質量が１２０ｇで、ＴｉＯ_２粉体の質量が０．４８ｇである。当該混合物を、均一に混合した後、１２５０℃の高温でФ５０×２ｍｍのセラミックターゲット材となるように焼結させ、当該ターゲット材を真空チャンバーに入れる。アセトン、無水エタノール、及び脱イオン水を順に用いて、ＩＴＯを有するガラス基板に対して超音波洗浄を行い、且つ酸素プラズマ処理を行って真空チャンバーに入れる。ターゲット材と基板との距離を６０ｍｍとする。機械ポンプや分子ポンプを用い、チャンバーの真空度を５．０×１０^−４Ｐａに真空引きして真空チャンバーにアルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを流し込み、この場合に、混合ガスにおける水素ガスの含有量が５％（体積百分率）であり、ガス流量が２５ｓｃｃｍであり、圧力を２．０Ｐａに調整し、基板温度を５００℃とし、スパッタ出力を１２０Ｗに調整する。スパッタリングにより、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を得る。また、得られたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜に対して、０．０１Ｐａの真空炉内でアニール処理を行い、この場合に、アニール温度が６００℃であり、昇温速度が６℃／ｍｉｎであり、保温時間が２ｈである。得られた薄膜の試料の化学式がＣａ_{１．９９４}ＭｇＳｉ_２Ｏ_７：０．００６Ｔｉ^４＋である。

【0021】

実施例２
純度が９９．９９％であるＣａＯ粉体、ＭｇＯ粉体、ＳｉＯ_２粉体、及びＴｉＯ_２粉体を選んで混合させる。当該混合物において、各成分のモル比はＣａＯ：ＭｇＯ：ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２が１．９９９７：１：２：０．０００３であり、ＣａＯ粉体の質量が１１１．９８ｇで、ＭｇＯ粉体の質量が４０ｇで、ＳｉＯ_２粉体の質量が１２０ｇで、ＴｉＯ_２粉体の質量が０．０２４ｇである。当該混合物を、均一に混合した後、９００℃の高温でФ５０×２ｍｍのセラミックターゲット材となるように焼結させ、当該ターゲット材を真空チャンバー内に入れる。アセトン、無水エタノール、及び脱イオン水を順に用いて、サファイア基板に対して超音波洗浄を行ってから、脱イオン水で洗い流し、最後に高温の窒素ガスを吹き付けることで乾燥させ、真空チャンバーに入れる。ターゲット材と基板との距離を４５ｍｍとする。機械ポンプや分子ポンプを用い、チャンバーの真空度を１．０×１０^−３Ｐａに真空引きして真空チャンバーにアルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを流し込み、この場合に、混合ガスにおける水素ガスの含有量が１％（体積百分率）であり、ガス流量が１０ｓｃｃｍであり、圧力を０．２Ｐａに調整し、基板温度を２５０℃とし、スパッタ出力を３０Ｗに調整する。スパッタリングにより、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を得る。また、得られたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜に対して、０．０１Ｐａの真空炉内でアニール処理を行い、この場合に、アニール温度が５００℃であり、昇温速度が１０℃／ｍｉｎであり、保温時間が１ｈである。得られた薄膜の試料の化学式がＣａ_{１．９９９７}ＭｇＳｉ_２Ｏ_７：０．０００３Ｔｉ^４＋である。

【0022】

実施例３
純度が９９．９９％であるＣａＯ粉体、ＭｇＯ粉体、ＳｉＯ_２粉体、及びＴｉＯ_２粉体を選んで混合させる。当該混合物において、各成分のモル比はＣａＯ：ＭｇＯ：ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２が１．９９５：１：２：０．００５であり、ＣａＯ粉体の質量が１１１．７２ｇで、ＭｇＯ粉体の質量が４０ｇで、ＳｉＯ_２粉体の質量が１２０ｇで、ＴｉＯ_２粉体の質量が０．４ｇである。当該混合物を、均一に混合した後、１３００℃の高温でФ５０×２ｍｍのセラミックターゲット材となるように焼結させ、そして当該ターゲット材を真空チャンバー内に入れる。アセトン、無水エタノール、及び脱イオン水を順に用いて、サファイア基板に対して超音波洗浄を行ってから、脱イオン水で洗い流し、最後に高温の窒素ガスを吹き付けることで乾燥させ、真空チャンバーに入れる。ターゲット材と基板との距離を９５ｍｍとする。機械ポンプや分子ポンプを用い、チャンバーの真空度を１．０×１０^−５Ｐａに真空引きして真空チャンバーにアルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを流し込み、この場合に、混合ガスにおける水素ガスの含有量が１％（体積百分率）であり、ガス流量が３５ｓｃｃｍであり、圧力を４．０Ｐａに調整し、基板温度を７５０℃とし、スパッタ出力を２００Ｗに調整する。スパッタリングにより、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を得る。また、得られたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜に対して、０．０１Ｐａの真空炉内でアニール処理を行い、この場合に、アニール温度が８００℃であり、昇温速度が１℃／ｍｉｎであり、保温時間が３ｈである。得られた薄膜の試料の化学式がＣａ_１．９５ＭｇＳｉ_２Ｏ_７：０．０５Ｔｉ^４＋である。

【0023】

実施例４
純度が９９．９９％であるＣａＯ粉体、ＭｇＯ粉体、ＳｉＯ_２粉体、及びＴｉＯ_２粉体を選んで混合させる。当該混合物において、各成分のモル比はＣａＯ：ＭｇＯ：ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２が１．９９９８３：１：２：０．０００１７であり、ＣａＯ粉体の質量が１１１．９９ｇで、ＭｇＯ粉体の質量が４０ｇで、ＳｉＯ_２粉体の質量が１２０ｇで、ＴｉＯ_２粉体の質量が０．０１３６ｇである。当該混合物を、均一に混合した後、１２００℃の高温でФ５０×２ｍｍのセラミックターゲット材となるように焼結させ、そして当該ターゲット材を真空チャンバー内に入れる。アセトン、無水エタノール、及び脱イオン水を順に用いて、サファイア基板に対して超音波洗浄を行ってから、脱イオン水で洗い流し、最後に高温の窒素ガスを吹き付けることで乾燥させ、真空チャンバーに入れる。ターゲット材と基板との距離を５０ｍｍとする。機械ポンプや分子ポンプを用い、チャンバーの真空度を８．０×１０^−４Ｐａに真空引きして真空チャンバーにアルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを流し込み、この場合に、混合ガスにおける水素ガスの含有量が３％（体積百分率）であり、ガス流量が１５ｓｃｃｍであり、圧力を２．５Ｐａに調整し、基板温度を４００℃とし、スパッタ出力を１００Ｗに調整する。スパッタリングにより、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を得る。また、得られたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜に対して、アルゴンガスにおいてアニール処理を行い、この場合に、アニール温度が６５０℃であり、昇温速度が４℃／ｍｉｎであり、保温時間が２．５ｈである。得られた薄膜の試料の化学式がＣａ_{１．９９９８３}ＭｇＳｉ_２Ｏ_７：０．０００１７Ｔｉ^４＋である。

【0024】

実施例５
純度が９９．９９％であるＣａＯ粉体、ＭｇＯ粉体、ＳｉＯ_２粉体、及びＴｉＯ_２粉体を選んで混合させる。当該混合物において、各成分のモル比はＣａＯ：ＭｇＯ：ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２が１．９７４４：１：２：０．０２５６であり、ＣａＯ粉体の質量が１１０．５７ｇで、ＭｇＯ粉体の質量が４０ｇで、ＳｉＯ_２粉体の質量が１２０ｇで、ＴｉＯ_２粉体の質量が２．０４８ｇである。当該混合物を、均一に混合した後、１２００℃の高温でФ５０×２ｍｍのセラミックターゲット材となるように焼結させ、そして当該ターゲット材を真空チャンバー内に入れる。アセトン、無水エタノール、及び脱イオン水を順に用いて、サファイア基板に対して超音波洗浄を行ってから、脱イオン水で洗い流し、最後に高温の窒素ガスを吹き付けることで乾燥させ、真空チャンバーに入れる。ターゲット材と基板との距離を７０ｍｍとする。機械ポンプや分子ポンプを用い、チャンバーの真空度を７．０×１０^−４Ｐａに真空引きして真空チャンバーにアルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを流し込み、この場合に、混合ガスにおける水素ガスの含有量が８％（体積百分率）であり、ガス流量が３０ｓｃｃｍであり、圧力を１．５Ｐａに調整し、基板温度を６００℃とし、スパッタ出力を１４０Ｗに調整する。スパッタリングにより、チタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜を得る。また、得られたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜に対して、アルゴンガスにおいてアニール処理を行い、この場合に、アニール温度が５５０℃であり、昇温速度が８℃／ｍｉｎであり、保温時間が１．５ｈである。得られた薄膜の試料の化学式がＣａ_{１．９７４４}ＭｇＳｉ_２Ｏ_７：０．０２５６Ｔｉ^４＋である。

【0025】

図３は、本発明の実施例１で製造されたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜の発光スペクトルの図である。このスペクトルは、４８０ｎｍにおいて非常に強い青色光の発射ピークを有し、チタンをドープした三元系ケイ酸塩が性能に優れた青色光材料であることを明らかにした。

【0026】

図４は、本発明の実施例１で製造されたチタンをドープした三元系ケイ酸塩薄膜のＸＲＤスペクトルの図である。標準とＪＣＰＤＳ標準カードを対照すると分かるように、図における特性ピークは基質のケイ酸塩の結晶化ピークであり、ドーピング元素及びその他の不純物の回折ピークは、現れていない。

【0027】

以上の説明は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で行なった任意の変更・同等の入替・改良などは、すべて本発明の保護範囲に含まれるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】