Неорганические люминофоры - Казгикин О.Н.
Скачать (прямая ссылка):
138
Рассматриваемые электролюминофоры эффективны при импульсном возбуждении и при длительности импульса, равной нескольким микросекундам, обладают яркостью большей, чем обычные. При этом коэффициент дискриминации* достигает 500. Все сказанное позволяет эти электролюминофоры использовать в электролюминесцентных телевизионных экранах.
Механизм электролюминесценции
Электролюминофоры, возбуждаемые переменным полем. Возникновение электролюминесценции впервые было объяснено Дестрио [64], который предположил, что центры люминесценции могут возбуждаться за счет соударений с электронами, ускоряемыми электрическим полем. Теория этого явления была подробно развита Кюри [65], но она не смогла объяснить того обстоятельства, что электролюминесценция возникает уже при сравнительно небольших нацря-женностях поля (порядка десятков киловольт на 1 см).
Пайпер и Вильяме [66] предполагают, что ударная ионизация центров люминесценции происходит около барьера обеднения вблизп отрицательного электрода, где возникает необходимая для этого большая величина напряженности поля. Электроны, участвующие в процессе ударной ионизации, освобождаются полем с уровней захвата. Однако эта теория рассматривает явления, относящиеся к монокристаллам.
Для объяснения процессов, которые происходят в порошкообразных люминофорах, помещенных в диэлектрик, Залм [3] предположил, что источником электронов служит поверхностный слой Сл28, покрывающий кристаллы электролюминофоров. При возбуждении электрическим полем электроны переходят из Си2!3 к положительному концу кристалла и, соударяясь с центрами люминесценции, ионизуют последние. При этом часть электронов может отгоняться полем из области ионизации и захватываться на ловушках. Выключение поля или перемена знака приводит к возврату электронов и рекомбинации их с центрами излучения, в результате чего происходит излучение. Этим объясняются волны яркости, о которых говорится на стр. 18.
В работах [67, 68] механизм электролюминесценции объясняется процессом туннельного проникновения электронов, которое осуществляется из фазы СиоЭ, находящейся на поверхности кристаллов 2пБ.
Дальнейшее развитие представлений о механизме электролюминесценции связано с исследованием под микроскопом свечения кристаллов электролюминофоров. В работах [59, 69—72] показано, что это свечение сосредоточено в отдельных точках (или линиях). Предполагается [69], что светящиеся линии, наблюдаемые под микроскопом, обусловлены линейными дефектами в кристаллах 2пБ. Так как свечение по длине линии неравномерно (ярче всего светится «голова» линии), то, цо-вцдимому, начало линии находится в плоскости р—/г-перехода. Механизм электролюминесценции определяется двумя стадиями. На первой — стадия активации — положительное напряжение приложено к /г-области, а отрицательное — к р-области. Это приводит к миграции электронов и дырок из области р—/г-перехода. Вторая стадия начинается при изменении знака напряжения: дырки инжектируются в га-область, захватываются на линейных дефектах и переносятся к центрам люминесценции. При рекомбинации электронов с дырками происходит излучепие.
Фишер [59] так же объясняет электролюминесценцию инжекцией носителей. Используя представления Лемана [72], он предполагает, что проводящие включения в кристаллах ХпБ имеют линейчатую иглообразную форму и основные явления «разыгрываются» около этих включений. При этом вводится представление о биполярной природе инжекции носителей зарядов, сущность которого заключается в следующем. При наложении поля определенной полярности из одного конца проводящего включения в объем кристалла ХпБ выходят дырки, а из противоположного — электроны. Дырки захватываются
* Коэффициентом дискриминации называют отношение яркости свечения при определенном напряжении к яркости свечения при напряжении, равном половине данного.
139
центрами люминесценции, а электроны ловушками. При изменении полярности знаки носителей, выходящих из концов проводящих включений, меняются. Конец, из которого выходили дырки, при изменении знака поля будет поставлять электроны; последние могут рекомбинировать с дырками, находящимися на центрах люминесценции. Предложенная модель позволила Фищеру интерпретировать основные явления люминесценции: зависимость яркости свечения от напряженности поля, величину светоотдачи, стабильность, изменение цвета свечения электролюминофора при повышении частоты возбуждающего поля.
Механизм электролюминесценции, предложенный Верещагиным [7], основывается на следующих основных положениях:
1. Процессы электролюминесценции обусловлены ударной ионизацией, которая приводит к умножению носителей зарядов.
2. На поверхности кристаллов а б б ZnS и внутри его образуются
энергетические барьеры, связанные с возникновением нарушений и выделением фазы Cu2S. Эти барьеры появляются так же при соприкосновении зерен электролюминофора друг с другом или с электродами. При этом возможна дополнительная инжекция носителей, так как яркость свечения в этих случаях возрастает. Возбуждение центров люминесценции происходит около барьера; однако при рассмотрении процесса следует принимать во внимание падение напряжения на барьере и в толще кристалла. Это позволяет интерпретировать ряд явлений электролюминесценции, например зависимость от температуры (см. стр. 19).
