JP4157091B2 - 薄膜の製造方法、並びに化合物半導体、薄膜蛍光体、及び電界放射型ディスプレイの陽極パネル - Google Patents

Description

本発明は、薄膜の製造方法と、化合物半導体、薄膜蛍光体、及び電界放射型ディスプレイの陽極パネルに関し、特に電界放射型ディスプレイ（フィールドエミッションディスプレイ）の薄膜蛍光体として好適の低速電子線で励起されて発光する薄膜蛍光体のレーザアニールによる製造方法と、該製造方法によって製造された薄膜蛍光体に関するものである。

フルカラーを含むカラーの電界放射型ディスプレイ（フィールドエミッションディスプレイ（以下「FED 」という。））において、陽極に蛍光体が使用されている。このFED の蛍光体層には、一般に粉末の蛍光体が用いられてきた。

従来の蛍光面の製造方法においては、赤・青・緑発光を示す粉末蛍光体をそれぞれ感光性スラリー法によって所定の位置に配置する。粉末蛍光体には、蛍光体の合成や活性化のための熱処理をすでに行ったものを使用する。そのため、透明基板上に蛍光体層を形成すれば蛍光面は完成し、電子線により蛍光体を励起すると発光が得られる。

そして、低電圧型のFED においては、蛍光体が電子線の衝突によって劣化する問題、蛍光体の分解に伴うガス放出や表面に吸着している分子の離脱によるガス放出があり、ガスは陽極上で正に帯電し、放出されると陰極へ加速して飛んでいき、陰極の構造物を破壊するという問題（アウトガス問題）、表面の電気伝導性の悪さから帯電して発光輝度が落ちるという問題（チャージアップ問題）などが問題とされている。これらの問題は、従来、粉末の蛍光体層の表面上にアルミニウムからなる保護層を設けることで解決していた。

しかし、低電圧型のFED では加速された電子が深くまで進入できないため、アルミニウムからなる保護層を使用することができないことに加えて、上記の蛍光体が電子線の衝突によって劣化する問題、アウトガス問題、チャージアップ問題などを克服する必要があった。

このような特性が望まれる中で、粉末の蛍光体にあっては、表面積が大きいためにアウトガスが発生し、粉末状で伝導性が非常に悪いため帯電しやすく、表面の平坦性が悪いために電子線の衝突で蛍光体の劣化が進みやすい、などの問題が顕著であった。

以上の問題を解決するために、粉末の蛍光体に代えて、薄膜とした薄膜蛍光体を使用することが検討されている。

従来、薄膜蛍光体はガラス等基板上の透明電極の上にパターン化されて形成されている。薄膜蛍光体では基板上に各種方法で薄膜を蒸着した後に蛍光体の合成や活性化を目的とした熱処理を行うことにより蛍光体として機能するようになり、電子線により蛍光体を励起すると発光が得られる。したがって、高温の熱処理が必要な場合は、高温に耐えるガラス基板を使用する必要があり、また熱処理に長時間を必要としていた。

しかし、高温に耐えるガラス基板は高価であり大面積化には不向きであった。そこで、安価で大面積なガラス基板を使うことができるよう、低温・短時間で蛍光体の合成や高輝度化を可能にする技術が求められていた。

安価なガラス基板が使用可能な温度・短時間でアニールを行う技術として、ガラス基板に透明電極を有する陽極基板上に成膜手段によって形成したアルカリ土類チオガレイト含有薄膜からなる蛍光体層に、紫外領域のレーザ光を照射して結晶化を行う方法が特許文献１によって知られている。この方法では、蛍光体を構成するための材料である金属Sr（ストロンチウム）とGa₂ S ₃ （３硫化２ガリウム）とEuCl₃ （３塩化ユーロピウム）が多元蒸着法（MSD 法：Multi Source Deposition ）によって同時に真空蒸着され、材料を混合した薄膜にレーザ光を照射し、目的の蛍光体結晶を得ていた。この方法によれば、ガラス基板にダメージを与えることなくアニールが可能であるため、高温では使用できない大型のガラス基板の使用が可能であり、さらにアニール時間の短縮を行うことができる。

また、薄膜蛍光体の製造方法として、材料成分薄膜を積層して熱アニールを行い、層間反応を利用することで蛍光体成分のずれが少ない薄膜蛍光体を作成する方法が特許文献２によって知られている。この方法によれば、積層膜で層間反応を起こすために400 ℃から1800℃で数時間の熱処理が必要であった。
特開2004-111333 号公報 特開2003-183646 号公報

しかしながら特許文献１の発明にあっては、材料を混合した薄膜中に、レーザのエネルギーを効率よく吸収する材料が存在する。本発明者は、その材料が薄膜の表面においてレーザ光のエネルギーを集中的に吸収し、目的とする蛍光体結晶を得る前に表面における特定材料成分が減少していることを知得した。そのため、表面における特定成分の少ない低品質の結晶及び目的外の結晶が形成され、電子線における蛍光体の発光効率が悪いことが分かった。また、この特定成分の少ない低品質の結晶及び目的外の結晶は、非常に広範囲にわたる波長の光を吸収してしまうため、一度表面でこれらの結晶が生成されると、レーザ光が吸収されてしまい、薄膜の表面より深層で化合物の生成が起こりにくかった。したがって、特許文献１の発明における蛍光体は、電子線励起における発光効率が悪いことが分かった。

特許文献２の発明にあっては、熱処理の方法としてレーザの照射が有効であることが指摘されているが、レーザを照射することで蛍光体を作成するために必要な情報や実施例に関してはなんら記載されていない。くわえて、通常の熱処理では蛍光体によっては数百度以上の加熱及び時間を数時間以上必要とするため、生産性が非常に乏しいといわざるを得ない。

したがって、本発明では上記のような従来の製造方法で起きていた問題を解決するためになされたもので、積層材料からレーザ照射によって基板へダメージを与えることなく短時間で薄膜蛍光体を作成するとともに、レーザ照射による薄膜の表面成分抜けを防止する材料薄膜層を形成した複数層構造薄膜とすることで、レーザ照射に対して材料薄膜中の成分抜けを起こすことなく、目的とする高品質な結晶を製造することができる薄膜の製造方法及び化合物半導体、薄膜蛍光体、並びに電界放射型ディスプレイの陽極パネルの薄膜蛍光体を提供することを目的としている。

また、本発明では、混合材料薄膜の表面に成分抜けを防止する材料薄膜を形成した複数層構造薄膜とすることで、レーザ照射に対して材料薄膜中の成分変化を起こすことなく、目的とする高品質な結晶を製造することができる薄膜の製造方法及び化合物半導体、薄膜蛍光体、並びに電界放射型ディスプレイの陽極パネルの薄膜蛍光体を提供することを目的としている。

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、次の通りである。
請求項１の発明は、化合物薄膜層を含む化合物含有薄膜の製造方法において、バンドギャップに対応する光学吸収端波長λ_Ａをもつ材料（Ａ）を主成分とし、前記薄膜層化合物の原料となる第１の材料薄膜層（１）が成膜され、第１の材料薄膜層（１）の上側にバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ_Ｂをもつ材料（Ｂ）を主成分とし、前記薄膜層化合物の原料となる第２の材料薄膜層（２）が成膜されたものを材料薄膜として作製し、それぞれの光学吸収端波長がλ_Ｂ＜λ_Ａの関係を満たすと共に、λ_Ｂ＜λ_Ｌ＜λ_Ａとなる関係を満たす波長λ_Ｌのレーザ光（Ｌ１）を第２の材料薄膜層（２）側から第１の材料薄膜層（１）に向けて照射し、前記第１の材料薄膜層（１）の成分と前記第２の材料薄膜層（２）の成分との化学反応によってバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ_Ｃをもつ化合物（Ｃ）を主成分とする化合物薄膜層（４）を含む化合物含有薄膜（５）を作製することを特徴とする薄膜の製造方法である。
請求項２の発明は、化合物薄膜層を含む化合物含有薄膜の製造方法において、バンドギャップに対応する光学吸収端波長λ _Ａ をもつ材料（Ａ）を主成分とし、前記薄膜層化合物の原料となる混合材料からなる第１の材料薄膜層（１）が成膜され、第１の材料薄膜層（１）の上側にバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ _Ｂ をもつ材料（Ｂ）を主成分とする第２の材料薄膜層（２）が成膜されたものを材料薄膜として作製し、それぞれの光学吸収端波長がλ _Ｂ ＜λ _Ａ の関係を満たすと共に、λ _Ｂ ＜λ _Ｌ ＜λ _Ａ となる関係を満たす波長λ _Ｌ のレーザ光（Ｌ１）を第２の材料薄膜層（２）側から第１の材料薄膜層（１）に向けて照射し、前記第１の材料薄膜層（１）の混合材料の化学反応によってバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ _Ｃ をもつ化合物（Ｃ）を主成分とする化合物薄膜層（４）を含む化合物含有薄膜（５）を作製することを特徴とする薄膜の製造方法である。
請求項３の発明は、前記第１の材料薄膜層（１）が、ＳｒＳ （硫化ストロンチウム）及びＲ 並びにＧａＳ （硫化ガリウム）又はＧａ _２ Ｓ _３ （３硫化２ガリウム）を主成分とする混合材料薄膜層を構成し、Ｒが希土類金属元素又は遷移金属元素からなることを特徴とする請求項２記載の薄膜の製造方法である。
請求項４の発明は、前記材料薄膜が、第２の材料薄膜層（２）によって第１の材料薄膜層（１）を上下から挟む構造に成膜された３層構造薄膜（６）を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜の製造方法である。
請求項５の発明は、前記照射するレーザ光（Ｌ１）の波長λ _Ｌ がλ _Ｃ ＜λ _Ｌ の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜の製造方法である。
請求項６の発明は、前記材料薄膜が、第１の材料薄膜層（１）と第２の材料薄膜層（２）からなる２層構造薄膜（３）又は第２の材料薄膜層（２）によって第１の材料薄膜層（１）を上下から挟む構造に成膜された３層構造薄膜（６）を構造単位として、どちらかの構造を任意に選んで２構造以上積層した積層薄膜（７）であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜の製造方法である。
請求項７の発明は、前記積層薄膜（７）を構成する２層構造薄膜（３）若しくは３層構造薄膜（６）からなる各構造単位において、各構造単位の材料薄膜層（１）、（２）ごとに構成する材料とレーザ光（Ｌ１）の波長λ _Ｃ を選ぶことを特徴とする請求項６記載の薄膜の製造方法である。
請求項８の発明は、前記第１の材料薄膜層（１）又は第２の材料薄膜層（２）が、２つ以上の組成を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の薄膜の製造方法である。
請求項９の発明は、前記化学反応後に前記化合物含有薄膜（５）の表面をエッチングし、第２の材料薄膜層（２）を除去することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の薄膜の製造方法である。
請求項１０の発明は、前記化合物（Ｃ）が、ＳｒＧａ _２ Ｓ _４ ：Ｒ蛍光体であり、Ｒが希土類金属元素又は遷移金属元素からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の薄膜の製造方法である。
請求項１１の発明は、前記化合物薄膜層（４）を含む化合物含有薄膜（５）が化合物半導体に用いられるものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の薄膜の製造方法である。
請求項１２の発明は、前記化合物薄膜層（４）が薄膜蛍光体の発光層として用いられるものであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の薄膜の製造方法である。
請求項１３の発明は、前記化合物薄膜層（４）が電界放射型ディスプレイの陽極パネルの薄膜蛍光体に使用されるものであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の薄膜の製造方法である。

請求項１に係る発明によれば、材料薄膜層１のレーザ入射側に成分抜け防止の役を兼ねた目的化合物の原料となり得る材料薄膜層２を成膜し、照射するレーザ光Ｌ１の波長λ_L を
λ_B ＜λ_L ＜λ_A （レーザ光の波長λ_L が、材料Ａの光学吸収端波長と材料Ｂの光学吸収端波長との中間の波長であるため、材料Ａは光が透過しないが材料Ｂは光が透過する。）
のように選んだことにより、照射したレーザ光Ｌ１は、上側つまりレーザ光Ｌ１の照射側に位置する第２の材料薄膜層２を透過して第１の材料薄膜層１に到達し、第１の材料薄膜層１が混合材料からなる場合には、第１の材料薄膜層１を構成する材料の中の材料Ａ（光学吸収端波長λ_A ）によってレーザ光Ｌ１のエネルギーを吸収して発熱する。

これにより、第１の材料薄膜層１で発生した熱が第２の材料薄膜層２に拡散しながら、第１の材料薄膜層１に過度に集中・発生する熱が防止され、かつ、第１の材料薄膜層１の高熱による材料成分の蒸発・飛散を第２の材料薄膜層２が防止することになると共に、第２の材料薄膜層２自身が化合物の原料となって第１の材料薄膜層１と化合物を形成するという非常に優れた効果が得られる。第１の材料薄膜層１は、実質的に単一材料からなる場合には、材料Ａのみとなる。

加えて、材料成分比率を保って第１の材料薄膜層１と第２の材料薄膜層２とによる化合物の生成を行うことができるために、高品質な化合物薄膜層が得られるという優れた効果も得られる。また、第１の材料薄膜層１におけるレーザ光Ｌ１のエネルギー吸収によって生ずる部分的な材料の膨張・瞬間的な材料の蒸発に伴う体積膨張が広い第２の材料薄膜層２によって押さえ込まれるため、発熱部分が瞬間的に高温高圧状態となり、高品質な化合物の生成に寄与するという有利な効果がある。第２の材料薄膜層２が押さえ込み効果のみを発揮する場合には、第２の材料薄膜層２は単独でアニール処理がなされるのみで、第１の材料薄膜層１と反応を生じないことになる。

いずれにしても、レーザによる薄膜のアニールを行うことが可能なため、非常に短時間の処理が可能となり、発熱領域を限定できるために安価な大型ガラス基板を使用することができるという、産業上非常に有利な効果を有する。

請求項２によれば、１つの第１の材料薄膜層１の上下を２つの第２の材料薄膜層２で挟む構成としたので、第１の材料薄膜層１が良好に反応し、反応後に１つの第１の材料薄膜層１が単独で残存しにくくなるという効果がある。例えば、第１の材料薄膜層１が可視光領域に渡って透過率を持たない場合には、第１の材料薄膜層１の残存が発光素子としての品質を落とすことになる。このため、第１の材料薄膜層１の単独での残存を低減させることにより、品質のよい発光素子を製造できるという優れた効果がある。また、第１の材料薄膜層１と第２の材料薄膜層２との反応に基づく化合物組成を、材料Ｂ寄りの組成にできるという効果も有し得る。

請求項３によれば、照射するレーザ光Ｌ１の波長λ_L を
λ_C ＜λ_L （レーザ光Ｌ１の波長λ_L よりも化合物C の光学吸収端波長λ_C の方が波長が短く、化合物C がレーザ光を透過する）
としたため、レーザ光Ｌ１を複数回照射する場合、製造した化合物薄膜層４をレーザ光Ｌ１が透過するため、化合物薄膜層４の下に存在する第１の材料薄膜層１でレーザ光Ｌ１のエネルギー吸収が起こり、通常の
λ_L ＜λ_C （レーザ光Ｌ１の波長λ_L よりも化合物C の光学吸収端波長λ_C の方が波長が長く、化合物C がレーザ光を吸収する）
ではレーザ光Ｌ１が進入できない深さで化合物を生成することができるという非常に重要な効果が得られる。さらに、化合物C の近くで加熱が行われるため、加熱部分では化合物C が生成し、加熱部分に近い化合物に対しては結晶性を向上させるという複合効果も得られる。もちろん、λ_A 、λ_C ＜λ_L （材料A も化合物C もレーザ光を吸収しない（本発明の範囲外））の関係では、エネルギーの吸収が弱いため、アニール効果が薄いことはもちろんであり、目的とする化合物を効率よく得ることはできない。

請求項４によれば、材料薄膜が、２層構造薄膜３又は３層構造薄膜６を構造単位として、どちらかの構造を任意に選んで２単位以上積層した積層薄膜７としたことで、1 単位しか存在しない場合に比して、製造できる化合物薄膜層を厚くすることができるという効果がある。また、異種の化合物薄膜層を形成することもできる。

請求項５によれば、積層薄膜７を構成する２層構造薄膜３若しくは３層構造薄膜６からなる各構造単位に対して、材料薄膜層ごとに構成する材料Ａ，Ｂとレーザ光L1の波長λ_C を選ぶことにしたため、任意の単位構造ごとに異なる化合物を製造することが可能となるという極めて重要な効果がある。また、３層構造薄膜においても第１の材料薄膜層１の上下にある各第２の材料薄膜層２の構成材料Ｂを変えることができるため、上から下へ材料の構成成分が傾斜した化合物薄膜層４を製造できるという優れた効果を有する。これらは、レーザによる加熱手段を採っていることが非常に重要であり、レーザ吸収の役目を担っている材料薄膜層に応じて任意にレーザエネルギーを変更することで、加熱温度をコントロールすることができるという非常に重要な効果を有する。発熱場所と温度を制御できることは、所望の化合物薄膜層４を製造する上で大変優れた効果である。

請求項６において、第１の材料薄膜層１又は第２の材料薄膜層２の内の少なくとも一方が、２つ以上の組成を含むことにしたため、作製可能な化合物を３元組成以上にすることが可能になるという優れた効果を有する。

請求項７において、化合物含有薄膜５の表面をエッチングするようにしたので、表面のバンドギャップの大きい第２の材料薄膜層２を取り去ることによって、使用したい化合物薄膜層を露出した状態で使用することができるという効果がある。

請求項８によれば、第１の材料薄膜層１が、SrS （硫化ストロンチウム）とGaS （硫化ガリウム）とR （R ：希土類金属元素又は遷移金属元素など）、又はSrS とGa₂ S ₃ （３硫化２ガリウム）とR （R ：希土類金属元素又は遷移金属元素など）を含む構成としたので、主にGaS 又はGa₂ S ₃ によりレーザ光Ｌ１が吸収され、特定成分が減少することなくSrS 及びR と反応を起こして化合物を生成する。その結果、請求項９に係る高品質なストロンチウムチオガレイト蛍光体（SrGa₂ S ₄ :R ）を製造することができるという優れた効果がある。

請求項１０によれば、製造される化合物半導体は、組成の成分ずれの無い、高品質な結晶に得られることに加えて、層状に異なる化合物が作製された積層化合物半導体として使用できるという効果がある。

請求項１１に係る発明によれば、製造される薄膜蛍光体は、組成の成分ずれの無い、高品質な結晶であるため、各種発光装置において非常に高機能な薄膜蛍光体として利用することができるという効果が得られる。加えて、層状に異なる薄膜蛍光体が作製された積層型の薄膜蛍光体として使用できるという効果がある。

請求項１２に係る発明によれば、製造される薄膜蛍光体を電界放射型ディスプレイの薄膜蛍光体として使用したことで、低加速電圧の電子線で励起した場合であっても発光輝度が高いため、低電圧での使用が可能となる。そのため、ディスプレイの消費電力を小さくすることができるばかりか、電子銃と蛍光面の間を短くすることができるため、ディスプレイをさらに薄くすることができるという効果がある。また、電子照射面の表面積が小さいという薄膜蛍光体の特性により、蛍光体の劣化による輝度低下やアウトガス放出による電子銃の劣化が起こりにくいため、製品の寿命が長いという効果を併せもつ。さらに、粉末蛍光面に比べて導電性を有する薄膜蛍光体の特性により、チャージアップを防ぐための薄膜の表面への導電性付与をする必要がないという効果も奏する。これらの効果を併せもつため、商品価値の高いディスプレイとして利用することができるという極めて優れた効果を奏する。

図１〜図３は、本発明に係る薄膜の製造方法の第１実施の形態を示す。先ず、図１，図２を参照して、本発明に係る薄膜を適用することが可能な、電界放射型ディスプレイ（フィールドエミッションディスプレイ）の薄膜蛍光体を備える陽極パネルについて説明する。

陽極は、透明基板１３及び透明電極１２有し、化合物含有薄膜５である薄膜蛍光体１１を有する。但し、図２に示すようにブラックマトリクス１４によって薄膜蛍光体１１を区画した構造としても良い。薄膜蛍光体１１は、図示を省略した陰極の所定のものからの電子線を図1 及び図２で示す陽極パネルの上側より照射されることにより、薄膜蛍光体１１が適宜に電子線励起されて発光するので、これを透明電極１２及び透明基板１３を透して視認することができる。

以下、第1 の実施の形態に係る薄膜の製造方法について説明する。図３（a ）には、レーザアニールを行うために準備すべき２層構造薄膜３の構造を示す。通常、２層構造薄膜３の下側には基板や別の薄膜が存在しているが、その基板や薄膜の種類にはなんら規定されるものではなく、最上面において２層構造薄膜３の構造を有していれば良い。２層構造薄膜は上側の第２の材料薄膜層２と下側の第１の材料薄膜層１を有している。これらの薄膜層の作成法に関しては各種成膜法を使用することができる。これらの薄膜層には以下の特徴がある。

第１の材料薄膜層１は、1 種類以上の元素又は化合物から構成される材料であり、構成している材料の中で主成分を占める材料を材料Ａとする。この材料Ａのバンドギャップに対応する光学吸収端の波長はλ_A である。したがって、材料Ａは光学吸収端波長より波長の短い光は吸収し、波長の長い光は透過する。材料薄膜層１の構成材料としては、光を吸収して発熱するものであれば何を使用しても良い。例えば、半導体などバンドギャップを有する材料であれば、対応する光学吸収端の波長λ_A よりも短い波長の光であれば吸収して発熱する。もちろん、微量に金属などバンドギャップを持たない材料を混ぜた２つ以上の組成としても主成分が発熱するため、使用することができる。

また、主成分が金属であっても、バンドギャップが存在しないために光学吸収端の波長は存在せず、光を反射する性質を持っているが、一部の光を吸収して発熱することができるし、主成分以外のバンドギャップを有する材料Ａ（材料）が光を吸収して発熱するため、問題なく使用することができる。

材料Ａとしては、実際にはGaS 若しくはGa₂S₃ を主成分として、EuCl₃ などを微量に含んだ材料を使用した。構成材料の中で主成分となっているGaS 又はGa₂S₃ が材料Ａであり、光学吸収端の波長λ_A として320nm 又は380nm 付近に光学吸収端を持っている。したがって、320nm 又は380nm よりも波長の短い光を吸収する特性を有している。

一方、第２の材料薄膜層２は1 種類以上の元素又は化合物から構成される材料であり、構成している材料の中で主成分を占める材料を材料Ｂとする。この材料Ｂのバンドギャップに対応する光学吸収端の波長はλ_B である。したがって、材料Ｂは光学吸収端波長より波長の短い光は吸収し、波長の長い光は透過する。材料薄膜層２の構成材料としては、光が透過するものであれば何を使用しても良い。例えば、半導体などバンドギャップを有する材料を主成分とし、対応する光学吸収端の波長λ_B よりも長い波長の光であれば透過することができる。もちろん、微量に主成分よりもバンドギャップの小さい材料やバンドギャップの存在しない金属などを添加しても良く、光が透過すれば２つ以上の組成として問題なく使用することができる。

材料Ｂとしては、実際にはSrS を使用した。SrS の光学吸収端波長は280nm 周辺であり、それよりも波長の長い光を透過する性質を有している。

このような２層構造薄膜３に対し、材料薄膜層２側からレーザ光L1を照射する。このとき照射するレーザ光L1の波長としては、λ_A とλ_B との間の波長を使用する。そうすることで、レーザ光L1が材料薄膜層２を透過して材料薄膜層１に到達し、レーザ光L1のエネルギーを吸収し、発熱する。このエネルギーによって材料薄膜層１と材料薄膜２との層間を中心に反応が起きて化合物Ｃが合成される。その際に、層間から離れた部分においても温度上昇に伴う材料薄膜層１，２の材料同士の拡散が起こるため、化合物Ｃが合成される。化合物C を合成する反応としては、レーザ光L1のエネルギーが大きければ材料を溶融して液相反応となり、より均一に化合物C を合成することができる。レーザ光L1のエネルギーが小さければ、材料の溶融に至らない場合においても固相反応によって化合物C を合成することができた。

レーザ光による加熱は非常に短時間で大きなエネルギーを加えるため、第１の材料薄膜層１の構成材料の中に融点が低い材料や蒸気圧が非常に高い物質が含まれる場合、蒸発や昇華による特定材料成分の減少が起こりやすい。しかし、第２の材料薄膜層２によって、過度の発熱を直接材料薄膜層２へ拡散することで瞬間的な温度上昇を緩和し、高熱による蒸発や昇華などを閉じ込めているため、特定成分の減少を防止し、瞬間的かつ部分的な加熱による材料の熱膨張や蒸発・昇華に伴う体積膨張を封じ込めるために、発熱部分が瞬間的に高圧状態となり、場合によっては圧力による液相反応を誘起することができる。したがって、この方法は低融点の材料や蒸気圧が高い材料を作成する場合において特に有効であり、硫化物・酸化物・窒化物・燐化物など、各種作製が困難な化合物の合成に効力を発揮する。以上の薄膜構造（２層構造薄膜３）とレーザ波長による化合物合成により、高品質な化合物を作成することができる。

さらに、レーザ光L1の波長として、λ_C ＜λ_L を選ぶ場合について説明する。λ_L は合成された化合物Ｃがもつバンドギャップに対応する光学吸収端の波長である。この条件においては、合成された化合物Ｃをレーザ光Ｌ１が透過する。したがって、材料薄膜層１と材料薄膜層２の境界で合成され始めた化合物Ｃでレーザ光Ｌ１が止まることなく下の材料薄膜層１まで到達して発熱が起こる。そうすることで、より広範囲にわたる発熱と温度上昇を起こし、材料（Ａ，Ｂ）同士の拡散を促進し、より広範囲にわたって化合物Ｃを形成することができた。また、それに伴って材料薄膜層１の発熱がすでに合成された化合物Ｃに伝わるとともに、化合物Ｃ自体がわずかに光を吸収して発熱することで、化合物Ｃがアニールされて結晶性の向上が図られる。

図３（ｂ）にレーザ照射後の化合物含有薄膜５の構造を示し、レーザ光L1を用いて、第１の材料薄膜層１と第２の材料薄膜層２の間でバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ_C を持つ化合物Ｃを主成分とする半導体である化合物薄膜層４を作成することができた。なお、図３（ｂ）においては、未反応の材料薄膜層１や材料薄膜層２の部分が残存しているが、これらの部分が不要な場合においては、それぞれ材料薄膜層１，２の厚みを変えることによって、未反応部分の量を調節・制御することができる。

実際には、上記の具体的材料を使用する場合において、SrS とGaS 、もしくはSrS とGa₂ S ₃ の光学吸収端波長の間に存在するレーザ波長として308nm のXeClや351nm のXeF エキシマレーザを使用し（好ましくは化合物C の光学吸収端波長λ_C より長い波長の光を使用するが、本材料においてはSrS と化合物であるストロンチウムチオガレイト蛍光体がほぼ同じ光学吸収端波長を持っているために、波長条件は変わらない。）、レーザ照射によって材料が反応を起こして化合物であるストロンチウムチオガレイト蛍光体（SrGa₂ S₄ :Eu）を生成することができた。

このとき使用するレーザ光L1としては、本実施の形態によらず、波長の範囲が材料A とB が持つ光学吸収端の波長λ_A とλ_B との間であれば、Nd-YAGレーザの基本波やNd-YAGレーザの高調波、エキシマレーザなどの各種レーザ光を使用することができる。また、材料Ａが金属である場合は光学吸収端が存在しないために光学吸収端の波長が存在しない。光は良く反射されるが、一部の光を吸収して発熱することができる。発熱した材料Ａである金属は材料Ｂと化合物Ｃを生成する。そのため、生成した化合物Ｃが金属化合物である場合は、上記の波長λ_B より長い波長の各種レーザ光を問題なく使用することができる。また、化合物Ｃに光学吸収端波長λ_C が存在する場合には、光学吸収端波長λ_C より長い波長の光を使用することが好ましい。

第２の材料薄膜層２と反応を生じさせない場合について、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように上側の第２の材料薄膜層２と下側の第１の材料薄膜層１とを有する２層構造薄膜３を同様に準備する。
この２層構造薄膜３に照射するレーザ光L1の波長としては、第２の材料薄膜層２を透過し、第１の材料薄膜層１に生成した化合物Ｃが持つ光学吸収端波長λ_C よりも長い波長のλ_L を使用する。このとき、図４（ｂ），（ｃ）に示すようにレーザ光は反応により生成した化合物C を透過することができるため、化合物薄膜層４よりも下に存在する混合材料からなる第１の材料薄膜層１で化合物C を生成することができる。勿論、第１の材料薄膜層１において吸収されたレーザ光L1による発熱に伴う成分の飛散や蒸発を第2 の材料薄膜２が押さえ込むことで、成分ずれの少ない化合物C を合成することができる。そして、図４（c ）に示す化合物含有薄膜５のように第１の材料薄膜層１の下端部を適度に残存させることにより、化合物薄膜層４の下に存在する基板や薄膜に熱影響を与えないようにすることができた。勿論、第１の材料薄膜層１を残存させないことも可能である。

第２の材料薄膜層２の主成分である材料Bとしては酸化物、硫化物、アルミネート、ガ
レート、チオアルミネート、チオガレートなど、大きなバンドギャップを有し、レーザが
透過する材料であれば何を使用しても良い。ここでは材料B としてSrS を使用した。一方
、第１の材料薄膜層１は一般に2 種類以上の材料から構成される混合材料を使用する。材
料A としては、実際にはSrSとGaS（若しくはGa_２S_３）を主成分として、EuCl_３などを微量に含んだ材料を使用した。構成材料の中で主成分となっているGaS又はGa_２S_３が光を吸収して発熱する材料Aであり、光学吸収端の波長λ_Ａとしてそれぞれ３２０ｎｍ又は３８０ｎｍ付近に光学吸収端を持っている。

材料Ｂとして使用したSrS 及び、化合物C であるストロンチウムチオガレイト蛍光体は、共に光学吸収端を280nm 近辺に持っているため、XeClの308nm やXeF の351nm のエキシマレーザなどを使用して薄膜蛍光体を作成することができた。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る薄膜の製造方法について図５を参照して説明する。図５（ａ）にレーザアニールを行うために準備すべき３層構造薄膜６の構造を示す。通常、３層構造薄膜６の下側には図１，図２に示すような基板や別の薄膜が存在しているが、その基板や薄膜の種類・有無にはなんら規定されるものではなく、最上面側において本発明の３層構造薄膜６の構造を有していれば良い。３層構造薄膜６は上側の第２の材料薄膜層２と中間の第１の材料薄膜層１と下側の第２の材料薄膜層２を有している。これらの薄膜１，２の作成法に関しては各種成膜法を使用することができる。これらの薄膜１，２が持つ特徴は、材料薄膜層１、材料薄膜層２ともに第１の実施の形態で説明したものと同一である。

このような３層構造薄膜６に対し、上側の第２の材料薄膜層２側からレーザ光L1を照射する。このとき照射するレーザ光L1の波長としては、λ_A とλ_B の間の波長を使用する。そうすることで、第２の材料薄膜層２を透過したレーザ光L1が第１の材料薄膜層１に到達してレーザ光L1のエネルギーを吸収し、発熱する。このエネルギーによって第１の材料薄膜１を中心に上下の第２の材料薄膜層２と反応が起きて化合物Ｃが合成される。

さらに、レーザ光L1の波長として、λ_C ＜λ_L を選んだ場合を説明する。λ_L は合成された化合物Ｃがもつバンドギャップに対応する光学吸収端の波長である。この条件においては、合成された化合物Ｃをレーザ光Ｌ１が透過する。したがって、第１の材料薄膜層１と上側の第２の材料薄膜層２の境界で合成され始めた化合物Ｃでレーザ光Ｌ１が止まることなく下方へレーザ光Ｌ１が透過することができる。そのため第１の材料薄膜層１を厚めに形成した場合、上側の材料薄膜層２と第１の材料薄膜層１が反応して化合物Ｃを合成し、化合物Ｃが合成された後、さらにレーザ光Ｌ１を照射すると化合物Ｃによってレーザ光をさえぎられること無く、残った第１の材料薄膜層１で発熱が起こり、第１の材料薄膜層１と下側の第２の材料薄膜層２とが反応して化合物Ｃが合成される。それに伴って第１の材料薄膜層１の発熱が既に合成された化合物Ｃに伝わるとともに、化合物Ｃ自体がわずかに光を吸収して発熱することで、化合物Ｃがアニールされて結晶性の向上が図られる。このようにして、より広範囲で化合物Ｃを合成することができた。

図５（ｂ）にレーザ照射後の化合物含有薄膜５の構造を示す。以上のようレーザ光L1を用いて、化合物薄膜層４を作成することができた。図５（ｂ）において未反応の第２の材料薄膜層２の部分が記載されているが、この部分が不要な場合には、それぞれ材料薄膜層１，２特に第２の材料薄膜層２の当初の厚みを変えることによって、未反応部分の量を制御することができる。第２の実施の形態に係る作成法では、第１の材料薄膜層１を残らず化合物Ｃの原料として使用することができる。そのため、第１の材料薄膜層１が残存することで品質の低下を招く場合にも有効である。

実際に、上記の材料を使用する場合において、レーザ波長として308nm のXeClや351nm
のXeF エキシマレーザを使用し、レーザ照射によって材料が反応を起こして化合物Ｃであるストロンチウムチオガレイト蛍光体（SrGa₂S₄:Eu）を生成することができた。

このとき使用するレーザ光L1としては、本実施の形態によらず、波長の範囲が材料ＡとＢが持つ光学吸収端の波長λ_A とλ_B の間であればNd-YAGレーザの基本波やNd-YAGレーザの高調波、エキシマレーザなどの各種レーザ光を使用することができる。また、材料Ｂが金属である場合は光学吸収端が存在しないため、λ_A より長い波長の各種レーザ光を使用することができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る薄膜の製造方法について説明する。図６（a ）・８（ａ）にレーザアニールを行うために準備すべき積層薄膜７の構造を示す。通常、積層薄膜７の下側には、例えば図１，図２に示す基板や別の薄膜が存在しているが、その基板や薄膜の種類にはなんら限定されるものではなく、最上面側において積層薄膜７の構造を有していれば良い。本実施の形態において、図６（a ）では積層薄膜７は２層構造薄膜３を構造単位として構造単位を2 回積層した構造をもち、図８（a ）では積層薄膜７は３層構造薄膜６を構造単位として2 回積層した構造をもっている。それぞれの構造単位の中に第１の材料薄膜層１と第２の材料薄膜層２を有しており、これらの薄膜層の作成法に関しては各種成膜法を使用することができる。これらの薄膜層１，２がもつ特徴は、第１の材料薄膜層１、第２の材料薄膜層２ともに第１の実施の形態で説明したものと同一である。また、本実施の形態では構造単位を2 回積層しているが、積層回数を必要な複数回数で行うことができるし、材料薄膜層１又は２の厚みを自由に調整することができる。

本実施の形態では、照射するレーザ光L1の波長として、生成した化合物Ｃが持つ光学吸収端波長λ_C よりも長い波長のλ_L を使用する。図６（b ）や図８（b ）に図示するように、レーザ光L1は反応により生成した化合物C を透過することができる。そのため、図７（ａ）や図８（c ）に示すように化合物薄膜層４よりも下に存在する第１の材料薄膜層１でレーザ光L1が吸収されて発熱し、第２の材料薄膜層２と反応して化合物C を生成する。したがって、最初に生成された化合物薄膜層４よりも深い位置にも化合物薄膜層４を作成することがことができる。さらに深い位置での化合物C の合成に伴って第１の材料薄膜層１の発熱が既に合成された化合物Ｃに伝わるとともに、化合物Ｃ自体がわずかに光を吸収して発熱することで、化合物Ｃがアニールされて結晶性の向上が図られる。このようにして、第１の材料薄膜層１及び第２の材料薄膜層２の厚さを次々に化合物C を生成可能な厚さとすることにより、より深い位置で化合物Ｃを合成することができた。

図７（ｂ）と図８（c ）にレーザ照射後の化合物含有薄膜５の構造を示す。以上のようにレーザ光L1を用いて、積層薄膜７からほぼ化合物薄膜層４のみからなる化合物含有薄膜５や、積層に化合物薄膜層４を持つ化合物含有薄膜５（図８（c ））を作成することができた。

図７（ｂ）や図８（c ）において未反応の第１の材料薄膜層１や第２の材料薄膜層２の部分が記載されているが、この部分が不要な場合においては、それぞれ材料薄膜層１，２の厚みを変えることによって、未反応部分の量を制御することができる。第３の実施の形態に係る作成法によれば、2 層構造薄膜３や３層構造薄膜６単独では成し得ない厚みにわたって化合物C を合成することが可能である。また、通常、化合物C のバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ_C よりも短い波長λ_L をレーザ光L1として選んだ場合に作成することができる化合物薄膜層の厚みを越えて化合物C の作成と結晶化を行うことができるため、例えば100nm 以上の厚みをもつ化合物含有薄膜５を作成する場合に有利である。本実施の形態においては上記の実際の材料を使用する場合において、レーザ波長として308nm のXeClや351nm のXeF エキシマレーザを使用し、レーザ照射によって材料が反応を起こして化合物であるストロンチウムチオガレイト蛍光体（SrGa₂S₄:Eu）を生成することができた。

このとき使用するレーザ光L1としては本実施の形態によらず、波長の範囲が材料A とB
が持つ光学吸収端の波長λ_A とλ_B の間であればNd-YAGレーザの基本波やNd-YAGレーザの高調波、エキシマレーザなどの各種レーザ光を使用することができる。また、材料B が金属である場合は光学吸収端が存在しないため、λ_A より長い波長の各種レーザ光を使用することができる。

なお、第１，第２，第３の実施の形態においては、３元組成からなる化合物である薄膜蛍光体を例に説明をしたが、製造される化合物として蛍光体に限られることは無く、任意の材料を選択して吸収端の波長とレーザの波長を選択して実施することで、組成に成分抜けの無い均質で高品質の化合物半導体を製造することができた。

（第４の実施の形態）
以下、第４の実施の形態に係る薄膜の製造方法について説明する。図９（a ）にレーザアニールを行うために準備すべき積層薄膜７の構造を示す。通常、上記実施の形態と同様に積層薄膜７の下側には基板や別の薄膜が存在しているが、その基板や薄膜の種類にはなんら制限されるものではなく、最上面において本発明の積層薄膜７の構造を有していれば良い。本実施の形態において積層薄膜７は上層に３層構造薄膜６を構造単位とし、下層に２層構造薄膜３を構造単位とした積層構造をもっている。上層の３層構造薄膜６の中に第１の材料薄膜層７１１と２つの第２の材料薄膜層７１２を有しており、下層の２層構造薄膜３の中に第１の材料薄膜層７２１と第２の材料薄膜層７２２を有している。これらの薄膜層の作成法に関しては各種成膜法を使用することができる。これらの薄膜層が持つ特徴は、第１の材料薄膜層７１１及び第１の材料薄膜層７２１は上記実施の形態で説明した第１の材料薄膜層１と同様の機能・役割を持ち、第２の材料薄膜層７１２及び第２の材料薄膜層７２２は上記実施の形態で説明した第２の材料薄膜層２と同様の機能・役割を持っている。また、本実施の形態では構造単位を選んで2 回積層しているが、2 層構造薄膜３と３層構造薄膜６の構造単位を任意に選んでよいし、積層回数を必要な回数で行うことができる。また、各材料薄膜層７１１，７２１，７１２，７２２の厚みは、自由に調整することができる。さらに、3 層構造薄膜６においては上側の第２の材料薄膜層７１２と下側の第２の材料薄膜層７１２とで構成材料を変えても良い。

本実施の形態では、上側から照射する第１のレーザ光L71 の波長として、第２の材料薄膜層７１２を透過し、かつ、化合物薄膜層７１４に生成した化合物Ｃ71が持つ光学吸収端波長λ_C 71よりも長い波長と短い波長どちらも使用することができる。化合物薄膜層７１４に生成した化合物Ｃ71がもつ光学吸収端波長λ_C 71よりも短い波長の第１のレーザ光L71 とすれば、化合物Ｃ71で吸収されながら化合物Ｃ71の生成が促され、また、長い波長の第１のレーザ光L71 とすれば、第１の材料薄膜層７１１が消失するまで第１の材料薄膜層７１１で吸収され、化合物Ｃ71が生成される。

図９（b ）に示すように、第２の材料薄膜層７１２を透過する波長λ_L 71をもつ第１のレーザ光L71 の照射によって化合物C71 を有する第２の化合物薄膜層７１４を合成した後、別の波長λ_L 72を持つ第２のレーザ光L72 を上側から照射する。第２のレーザ光L 72
波長λ_L 72としては、2 種類の第２の材料薄膜層７１２，７２２や化合物薄膜層７１４
化合物C71 ）を透過し、下側の第１の材料薄膜層７２１に吸収されるように選ばれている。図９（c ）に図すように、第２のレーザ光L72 によって第２の化合物C72 を有する第２の化合物薄膜層７２４が合成される。第２のレーザ光L72 の波長λ_L 72は第２の化合物C72 が持つ光学吸収端波長λ_L 72よりも長い波長と短い波長どちらを用いても良い。このようにして、積層薄膜７に第１のレーザ光L71 と第２のレーザ光L72 を上側から順次に照射することによって、第１の化合物C71 を含む第１の化合物薄膜層７１４の下に第２の化合物C72 を含む第２の化合物薄膜層７２４が積層された化合物含有薄膜７２５を作成することができる。

以上の方法によって、単位構造（３，６）ごとに異なる化合物薄膜層７１４，７２４を作成することができた。作製された積層薄膜７の単位構造ごとに透過するレーザ光の波長が異なるが、さらに下層に形成する単位構造においてレーザの波長条件を満たす限り、レーザ波長と単位構造ごとの構成材料を選択して化合物薄膜層を積層して作成することができた。また、条件を満たす限り、上側からレーザ光を照射して、上層から化合物を作成することに代えて下層から化合物を作成することもできる。もちろん、単位構造ごとにレーザ光の出力を変えることで、目的とする化合物を合成するのに適した加熱を目的の位置で行うことができる。

また、第１，第２，第３の実施の形態で説明したように、２層構造薄膜３や３層構造薄膜６にレーザを照射することで、任意の化合物を作成することができたが、更にこの作成法を応用し、２層構造薄膜・３層構造薄膜からなる単位構造を積層し、単位構造ごとに別の化合物を作成することを目的に、積層膜にレーザを照射することで、単位構造ごとに異なる化合物薄膜層４を作成することができる。作製された積層をなす化合物薄膜層４，７１４，７２４の単位構造ごとに透過するレーザ光の波長が異なるが、さらに下層にある単位構造においてレーザの波長条件を満たす限り、レーザ波長と単位構造ごとの構成材料を選択して複数種類の化合物薄膜層４，４，７１４，７１４，７２４，７２４を積層して積層構造薄膜を作成することができる。

ところで、以上の実施の形態では、３元組成からなる化合物である薄膜蛍光体を例に説明をしたが、製造される化合物として蛍光体に限られることは無い。任意の材料を選択して吸収端の波長とレーザ の波長を選択して上記の製造方法を実施することで、組成に成分抜けの無い均質で高品質の各種の化合物半導体等の各種の薄膜を製造することができるため、特に良質の化合物半導体として使用することができる。

ここで、化合物薄膜層４によって薄膜蛍光体を製造し、発光層として利用する例について説明する。先ず、化合物薄膜層４からなる薄膜蛍光体を厚い膜として作成することで、公知の無機EL（エレクトロルミネセンス）ディスプレイ用の陽極パネルの薄膜蛍光体として使用することができた。また複数種類の化合物薄膜層４，４，７１４，７２４を積層して積層構造薄膜を形成するとき、化合物薄膜層４，４，７１４，７２４毎に発光色を変えて作成することで、積層型無機ELディスプレイ用の積層型の薄膜蛍光体として使用することができる。

また、以上の実施の形態で説明した製造方法を実施することで薄膜蛍光体を厚い膜として作成し、公知の無機EL（エレクトロルミネセンス）ディスプレイ用の薄膜蛍光体（陽極パネル）として使用することができる。また、第４の実施の形態で説明したように積層で化合物薄膜層を作成することで、積層型の無機ELディスプレイ用の積層蛍光体薄膜（陽極パネル）として使用することができる。

また、上記の実施の形態で説明した製造方法を実施することで薄膜蛍光体を作製し、低電圧FED で使用する薄膜蛍光体として使用することができた。場合によっては化合物含有薄膜５の表面に残存する未反応の第２の材料薄膜層２をイオンビームスパッタエッチングなどの各種エッチング方法を用いて除去し、化合物含有薄膜５を露出させることで、低電圧FED で使用する薄膜蛍光体として使用することができた。また、必要に応じて化合物薄膜層４の表面に導電性のコーティングをすることもできる。また、上側に露出する第２の材料薄膜層２を構成する材料Ｂに関して、一般的に知られているようなレーザを透過し、かつ、導電性を有することになる材料を使用すれば、エッチングをする必要が無くなる。また、薄膜蛍光体の厚みを厚くすれば、低電圧FED 用だけでなく、中電圧（数KV〜１０ｋV ）・高電圧（１０ｋV 〜）FED で本発明により製造した薄膜蛍光体を使用することもできる。

本発明の第１実施の形態に係る薄膜の製造方法によって製造された２層構造薄膜タイプを適用する電界放射型ディスプレイ（フィールドエミッションディスプレイ）の薄膜蛍光体を備える陽極パネルの説明図。 同じく他の陽極パネルの説明図。 本発明の第１実施の形態に係る２層構造薄膜タイプにおける薄膜の製造方法の説明図であり、図３（ａ）は２層構造薄膜へのレーザ光の照射開始状態を示す図、図３（ｂ）はレーザ照射後の化合物含有薄膜を示す図。 第１実施の形態に係る２層構造薄膜タイプにおける薄膜の製造方法の他の構造例を示す説明図であり、図４（ａ）は２層構造薄膜へのレーザ光の照射開始状態を示す図、図４（ｂ）はレーザ照射中の化合物含有薄膜を示す図、図４（ｃ）はレーザ照射後の化合物含有薄膜を示す図。 本発明の第２実施の形態に係る３層構造薄膜タイプにおける薄膜の製造方法の説明図であり、図５（ａ）は２層構造薄膜へのレーザ光の照射開始状態を示す図、図５（ｂ）はレーザ照射後の化合物含有薄膜を示す図。 本発明の第３実施の形態に係る２層構造薄膜の積層タイプにおける薄膜の製造方法の説明図であり、図６（ａ）はレーザ光の照射開始状態を示す図、図６（ｂ）はレーザ照射中の化合物含有薄膜を示す図。 本発明の第３実施の形態に係る３層構造薄膜の積層タイプにおける薄膜の製造方法の説明図であり、図７（ａ）はレーザ光の照射中の化合物含有薄膜を示す図、図７（ｂ）はレーザ照射後の化合物含有薄膜を示す図。 本発明の第３実施の形態に係る３層構造薄膜の積層タイプにおける薄膜の製造方法の説明図であり、図８（ａ）はレーザ光の照射開始状態を示す図、図８（ｂ）はレーザ照射中の化合物含有薄膜を示す図、図８（ｃ）はレーザ照射後の化合物含有薄膜を示す図。 本発明の第４実施の形態に係る２層構造薄膜及び３層構造薄膜の積層タイプにおける薄膜の製造方法の説明図であり、図９（ａ）はレーザ光の照射開始状態を示す図、図９（ｂ）はレーザ照射中の化合物含有薄膜を示す図、図９（ｃ）はレーザ照射後の化合物含有薄膜を示す図。

符号の説明

１： 材料（Ａ）を主成分とする材料薄膜層
２： 材料（Ｂ）を主成分とする材料薄膜層
３： λ_B ＜λ_A である2 層構造薄膜
４： 化合物（Ｃ）を主成分とする化合物薄膜層
５： 化合物薄膜層（４）を含む化合物含有薄膜
６： λ_B ＜λ_A である3 層構造薄膜
７： ２層構造薄膜（３）又は３層構造薄膜（６）を構造単位として、
任意の構造を選んで２構造以上積層した積層薄膜
１１： 薄膜蛍光体
１２： 透明電極
１３： 透明基板
１４： ブラックマトリクス
１５： 帯電防止層
Ｌ１：波長λ_L のレーザ光
Ｌ７１：波長λ_L 71のレーザ光
Ｌ７２：波長λ_L 72のレーザ光

Claims (13)

1. 化合物薄膜層を含む化合物含有薄膜の製造方法において、バンドギャップに対応する光学吸収端波長λ_Ａをもつ材料（Ａ）を主成分とし、前記薄膜層化合物の原料となる第１の材料薄膜層（１）が成膜され、第１の材料薄膜層（１）の上側にバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ_Ｂをもつ材料（Ｂ）を主成分とし、前記薄膜層化合物の原料となる第２の材料薄膜層（２）が成膜されたものを材料薄膜として作製し、それぞれの光学吸収端波長がλ_Ｂ＜λ_Ａの関係を満たすと共に、λ_Ｂ＜λ_Ｌ＜λ_Ａとなる関係を満たす波長λ_Ｌのレーザ光（Ｌ１）を第２の材料薄膜層（２）側から第１の材料薄膜層（１）に向けて照射し、前記第１の材料薄膜層（１）の成分と前記第２の材料薄膜層（２）の成分との化学反応によってバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ_Ｃをもつ化合物（Ｃ）を主成分とする化合物薄膜層（４）を含む化合物含有薄膜（５）を作製することを特徴とする薄膜の製造方法。
2. 化合物薄膜層を含む化合物含有薄膜の製造方法において、バンドギャップに対応する光学吸収端波長λ _Ａ をもつ材料（Ａ）を主成分とし、前記薄膜層化合物の原料となる混合材料からなる第１の材料薄膜層（１）が成膜され、第１の材料薄膜層（１）の上側にバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ _Ｂ をもつ材料（Ｂ）を主成分とする第２の材料薄膜層（２）が成膜されたものを材料薄膜として作製し、それぞれの光学吸収端波長がλ _Ｂ ＜λ _Ａ の関係を満たすと共に、λ _Ｂ ＜λ _Ｌ ＜λ _Ａ となる関係を満たす波長λ _Ｌ のレーザ光（Ｌ１）を第２の材料薄膜層（２）側から第１の材料薄膜層（１）に向けて照射し、前記第１の材料薄膜層（１）の混合材料の化学反応によってバンドギャップに対応する光学吸収端波長λ _Ｃ をもつ化合物（Ｃ）を主成分とする化合物薄膜層（４）を含む化合物含有薄膜（５）を作製することを特徴とする薄膜の製造方法。
3. 前記第１の材料薄膜層（１）が、ＳｒＳ （硫化ストロンチウム）及びＲ 並びにＧａＳ （硫化ガリウム）又はＧａ_２Ｓ_３（３硫化２ガリウム）を主成分とする混合材料薄膜層を構成し、Ｒが希土類金属元素又は遷移金属元素からなることを特徴とする請求項２記載の薄膜の製造方法。
4. 前記材料薄膜が、第２の材料薄膜層（２）によって第１の材料薄膜層（１）を上下から挟む構造に成膜された３層構造薄膜（６）を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
5. 前記照射するレーザ光（Ｌ１）の波長λ_Ｌがλ_Ｃ＜λ_Ｌの関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
6. 前記材料薄膜が、第１の材料薄膜層（１）と第２の材料薄膜層（２）からなる２層構造薄膜（３）又は第２の材料薄膜層（２）によって第１の材料薄膜層（１）を上下から挟む構造に成膜された３層構造薄膜（６）を構造単位として、どちらかの構造を任意に選んで２構造以上積層した積層薄膜（７）であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
7. 前記積層薄膜（７）を構成する２層構造薄膜（３）若しくは３層構造薄膜（６）からなる各構造単位において、各構造単位の材料薄膜層（１）、（２）ごとに構成する材料とレーザ光（Ｌ１）の波長λ_Ｃを選ぶことを特徴とする請求項６記載の薄膜の製造方法。
8. 前記第１の材料薄膜層（１）又は第２の材料薄膜層（２）が、２つ以上の組成を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
9. 前記化学反応後に前記化合物含有薄膜（５）の表面をエッチングし、第２の材料薄膜層（２）を除去することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
10. 前記化合物（Ｃ）が、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｒ蛍光体であり、Ｒが希土類金属元素又は遷移金属元素からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
11. 前記化合物薄膜層（４）を含む化合物含有薄膜（５）が化合物半導体に用いられるものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
12. 前記化合物薄膜層（４）が薄膜蛍光体の発光層として用いられるものであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
13. 前記化合物薄膜層（４）が電界放射型ディスプレイの陽極パネルの薄膜蛍光体に使用されるものであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の薄膜の製造方法。

Images