WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |
Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 1 06;07 Инфракрасное тушение электролюминесценции тонкопленочных электролюминесцентных структур на основе ZnS : Mn © Н.Т. Гурин, Д.В. Рябов Ульяновский государственный университет, 432970 Ульяновск, Россия e-mail: ido@ulsu.ru (Поcтупило в Редакцию 26 февраля 2004 г.) Обнаружено инфракрасное (ИК) тушение электролюминесценции тонкопленочных электролюминесцентных излучателей после ИК подсветки излучателей в паузе между импульсами напряжения возбуждения, а также уменьшение интенсивности излучения в области 530-540 nm и увеличения интенсивности излучения в полосе 640-690 nm, что объясняется перезарядкой глубоких центров, образованных вакансиями 2+ + + серы VS и VS, с увеличением концентрации центров VS и перераспределением каналов ударного + + возбуждения центров Mn2+ и VS после ИК подсветки в пользу центров VS. Оценены значения сечения + 2+ и скорости ударного возбуждения центров VS, сечения фотовозбуждения центров VS, коэффициента поглощения ИК излучения, внутреннего квантового выхода электролюминесценции, вероятности излучательной релаксации центров Mn2+ и коэффициента умножения электронов в слое люминофора.

Известные результаты по изучению влияния инфра- Для установления влияния ИК подсветки на спектры красной (ИК) подсветки на электролюминесценцию по- электролюминесценции на различных участках волны рошковых цинксульфидных люминофоров с рекомби- яркости были выполнены экспериментальные исследованационной электролюминесценцией свидетельствуют о ния ТП ЭЛИ со структурой МДПДМ, где М — нижний наличии спектральной полосы поглощения в ИК об- прозрачный электрод на основе SnO2 толщиной 0.2 µm, ласти [1], импульсная подсветка в которой вызывала нанесенный на стеклянную подложку, и верхний непроуменьшение амплитуды волн яркости, т. е. тушение элек- зрачный тонкопленочный электрод на основе Al толщитролюминесценции. ной 0.15 µm, диаметром 1.5 mm; П — электролюминесДля тонкопленочных электролюминесцентных излу- центный слой ZnS : Mn (0.5% mass.) толщиной 0.48 µm;

чателей (ТП ЭЛИ) с внутрицентровой люминесценци- Д — диэлектрический слой ZrO2 Y2O3 (13% mass.).

ей влияние импульсной ИК подсветки в паузе между Слой люминофора наносили вакуумтермическим исимпульсами напряжения возбуждения заключается в парением в квазизамкнутом объеме при температуре увеличении амплитуды импульса тока, протекающего подложки 250C с последующим отжигом при темчерез слой люминофора во время действия импульсов пературе 250C в течение часа, непрозрачный элекнапряжения возбуждения [2,3]. При этом, как ранее нами трод — вакуумтермическим испарением, диэлектрипоказано [4], ИК подсветка в паузе между импульсами ческие слои получали электронно-лучевым испаренинапряжения возбуждения вызывает тушение электро- ем. Удельное сопротивление диэлектрических слоев люминесценции ТП ЭЛИ и изменение интенсивности составляло 1013 · cm, пробивная напряженность на отдельных полос в спектре излучения ТП ЭЛИ. Уста- знакопеременном напряжении частотой 10 Hz-1kHz новлено также, что спектры электролюминесценции ТП 3.2-3.6 · 106 V/cm, ток утечки этих слоев при максиЭЛИ переменного тока на основе ZnS : Mn, полученные мальных рабочих напряжениях ТП ЭЛИ был на 2-3 подля непрерывного режима возбуждения, не позволяют рядка ниже тока, протекающего через слой люминофора.

судить об их взаимосвязи с кинетикой тока, протекаю- Экспериментальное исследование волн яркости ТП щего через слой люминофора, и с изменением мгновен- ЭЛИ — зависимости мгновенной яркости свечения I от ной яркости, поскольку в измерениях фиксируется, как времени t на определенной длине волны проводилось правило, средняя яркость излучения ТП ЭЛИ [5]. при возбуждении ТП ЭЛИ знакопеременным напряжеВ соответствии с изложенным целью работы является нием треугольной формы. Использовались непрерывные исследование изменения спектров электролюминесцен- режимы возбуждения ТП ЭЛИ знакопеременным напряции ТП ЭЛИ в совокупности с изменением электриче- жением треугольной формы частотой 20 Hz и режим одских и световых характеристик при импульсной ИК под- нократного запуска, при котором напряжение возбуждесветке в паузе между импульсами напряжения возбужде- ния V (t) представляло собой пачку импульсов из двух ния на различных участках волны яркости, соответству- периодов напряжения треугольной формы, следующих ющих разным уровням возбуждения, в условиях, когда с частотой 20 Hz, с подачей положительной или отрисоседние волны яркости не прерываются и имеется до- цательной полуволн напряжения в первом полупериоде статочное время для нейтрализации объемных зарядов в на верхний электрод (варианты (+Al) и (-Al) соотслое люминофора в паузе между соседними импульсами ветственно). Время между однократными запусками Ts напряжения возбуждения. составляло 1, 50, 100 s. Ток Ie(t), протекающий через 46 Н.Т. Гурин, Д.В. Рябов ТП ЭЛИ, измерялся с помощью включаемого последо- определялась по закону Тальботта для пульсирующего вательно с ТП ЭЛИ резистора сопротивлением 10 k, источника излучения падение напряжения на котором не превышало 0.5% tот V (t). Излучение ТП ЭЛИ, соответствующее перLn = L(t) dt, (2) вой волне яркости, пропускалось через монохроматор t1 - tМУМ-2, имеющий погрешность счетчика 0.5 nm, линей- tную дисперсию 4.8 nm/mm и ширину щели 3 mm для погде t1 и t2 — значения времени начала и конца выбранвышения чувствительности регистрации, и измерялось ных участков волны яркости I, II, III, IV (рис. 1, a, b).

с помощью фотоэлектронного умножителя ФЭУ-79. ИсЗависимости Ln() определяли спектр излучения в следуемый диапазон длин волн составлял 400-750 nm с каждом из участков I-IV. Полный (суммарный) спектр шагом 5 nm. Напряжение возбуждения V (t), ток через излучения из всех спектральных составляющих Ln() ТП ЭЛИ Ie(t), полная волна яркости L(t) и волны определялся по формуле яркости на определенной длине волны L(t) фиксировались с помощью двухканального запоминающего L() = Ln(). (3) осциллографа С9-16, связанного через интерфейс с перn сональным компьютером, они обеспечивали для каждого канала измерение и запоминание 2048 точек выбранноМгновенное значение внутреннего квантового выхого периода дискретизации и 256 уровней квантования да int(t) определялось аналогично [8] отношением L(t) амплитуды. Математическая и графическая обработка к I (t).

p производилась с помощью прикладных программных Основные результаты исследований сводятся к следупакетов Maple V Release4 Version 4.00b и GRAPHER ющему. В непрерывном режиме возбуждения ТП ЭЛИ Version 1.06 2-D Graphing System. Аппроксимация экспевлияния ИК подсветки на ток I (t), волны яркости L(t), p риментальных зависимостей производилась с помощью L(t) и спектр излучения в пределах погрешности изпрограммы TableCurve2Dv2.03. Зависимости среднего мерения не обнаружено. При ИК подсветке во время поля в слое люминофора Fp(t), а также тока I (t) и p действия импульсов напряжения возбуждения в режиме заряда Qp(t), протекающих через слой люминофора в однократного запуска изменений данных зависимостей режиме свечения ТП ЭЛИ, определялись по методике, также не обнаружено.

изложенной в [6,7], при значениях емкости диэлектричеПри ИК подсветке во время паузы между импульсаских слоев Ci = 730 pF, слоя люминофора Cp = 275 pF, ми напряжения возбуждения при однократном режиме определенных с помощью измерителя иммитанса Е7-запуска обнаружены прирост токов Ie(t) и I (t) — p и известных геометрических размеров ТП ЭЛИ. Сред I (t) (рис. 1, a, b, d), заряда Qp(t) (рис. 1, e) аналогичp няя яркость свечения ТП ЭЛИ измерялась с помощью но [3], а также различные изменения волн яркости L(t) яркомера-люксметра ЯРМ-3.

(рис. 1, a, b), полной волны яркости L(t) (рис. 1, d), Разница в перенесенном через слой люминофора внутреннего квантового выхода int(t) (рис. 1, f ), спекзаряде Qp(t) при ИК засветке ТП ЭЛИ и без нее тров излучения ТП ЭЛИ на участках I, II, III, IV определялась соответствующей разницей тока I (t) p волны яркости и полного спектра излучения, соотаналогично [3] ветствующих первому полупериоду импульса напряжеt ния возбуждения после паузы, для вариантов (±Al) (рис. 2, 3); уменьшение волн яркости L(t), в частно Q(t) = I (t) dt, (1) p сти, в области основного максимума излучения центров Mn2+ с m = 585 nm (рис. 1, a, b) и полной волны Фотовозбуждение ТП ЭЛИ осуществлялось со сто- яркости L(t) — L(t) (рис. 1, d), причем наиболее роны подложки в импульсном и непрерывном ре- существенное уменьшение L(t) и L(t), int(t) происходит в I и II участках волны яркости, там же, где наиболее жимах в ИК области двумя излучающими диодами АЛ107Б с длиной волны максимума спектра излу- сильно выражены прирост тока I (t) и заряда Qp(t), p чения m = 950 nm, полушириной спектра излучения протекающих через слой люминофора после ИК за 0 = 25 nm, суммарной мощностью P 12 mW, сум- светки, по сравнению с соответствующими током и марной плотностью потока 3 · 1015 mm2· s-1. Спек- зарядом без засветки ТП ЭЛИ (рис. 1, d–f ), а также тры излучения приведены по результатам статистиче- там, где начинается (участок I) и существенно возской обработки пяти серий измерений. растает (участок II) отклонение изменения поля Fp(t) Средняя яркость на определенных длинах волн и от линейного закона (рис. 1, c); уменьшение основного для выбранных аналогично [5] участков волны яркости n, максимума спектров электролюминесценции ( 585 nm) где n-I, II, II, IV (I соответствует начальному участку на I, II, III участках волны яркости и полного спектра „быстрого“ роста тока через люминофор I (t); II, III — излучения для варианта (-Al) (рис. 2, a–c, e), а также p участкам более медленного роста I (t); IV — участку спектров электролюминесценции на участках I, II, III, IV p спада тока I (t) и яркости после достижения максимума и полного спектра для варианта (+Al) (рис. 3, a–e) от 1.p импульсами напряжения возбуждения V (t) (рис. 1)), до 2.6 раза, в том числе уменьшение максимума полного Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. Инфракрасное тушение электролюминесценции тонкопленочных электролюминесцентных... Рис. 1. Зависимости: 1 — V (t); 2, 3 — Ie(t); 4, 5, 6, 7 — L(t) при = 585 nm; 8-11 — Fp(t); 12, 13 — I ; 14, 15 — L(t);

p 16, 17 — Qp(t); 18, 19 — int(t); 2, 4, 6, 8, 10, 19 — без ИК подсветки, 3, 5, 9, 11, 18 — при импульсной ИК подсветке в паузе между импульсами напряжения возбуждения; a, 8, 9, 13, 15, 17 —вариант (+Al); b, f, 10–12, 14, 16 —вариант (-Al), Ts = 100 s.

спектра для варианта (-Al) в 1.5 раза, для варианта ном спектре излучения для варианта (-Al) (рис. 2, a, d);

(+Al) в 2.1 раза; увеличение основного максимума ослабление полосы излучения в спектре в области длин спектра излучения в 1.7 раза на IV участке для волн 530-540 nm на участке I волны яркости для варианта (-Al); (рис. 2, d) с одновременным увеличе- варианта (+Al) (рис. 3, a); ослабление полосы с максинием внутреннего квантового выхода int(t) (рис. 1, f ); мумом 495 nm на участках I-IV и в полном спектре ослабление полос излучения в спектре в областях излучения в варианте (-Al) (рис. 2, a-f ); смещение длин волн 530-540 nm и усиление полос в области длинноволновой стороны спектров электролюминесцен 640-690 nm на I и IV участках волн яркости и в пол- ции: полного для варианта (-Al) (рис. 2, f ) и более Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 48 Н.Т. Гурин, Д.В. Рябов Рис. 2. Спектры электролюминесценции для варианта (-Al): 1 — без ИК подсветки, 2 — с ИК подсветкой; a —на участке I волны яркости; b —на участке II; c — на участке III; d —на участке IV; e — полные спектры электролюминесценции; f —нормированные относительно максимума полные спектры электролюминесценции, Ts = 100 s.

сильное на участках I, IV и полного для варианта (+Al) туннельная эмиссия электронов с поверхностных состо(рис. 3, a, d, f ) в более коротковолновую область. яний прикатодной границы раздела диэлектрик-люмиВсе указанные изменения спектров возрастают с уве- нофор, баллистическое ускорение этих электронов с личением паузы между импульсами напряжения возбуж- последующей ударной ионизацией ускоренными элекдения, во время которой осуществляется ИК подсветка. тронами мелких донорных уровней, центров свечения — Полученные результаты можно объяснить следующим ионов Mn2+, замещающих ионы цинка в узлах кристалобразом. В активном режиме работы ТП ЭЛИ после лической решетки ZnS, и глубоких центров, обусловлен2- + превышения порогового напряжения происходит (рис. 4) ных вакансиями цинка V2n серы VS, с образованием в Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. Инфракрасное тушение электролюминесценции тонкопленочных электролюминесцентных... Рис. 3. Спектры электролюминесценции для варианта (+Al): 1 — без ИК подсветки, 2 — с ИК подсветкой. a-f — то же, что и на рис. 2.

прианодной области слоя люминофора положительного ЭЛИ в активный режим происходит нейтрализация данобъемного заряда (ПОЗ); при этом в прикатодной обла- ных объемных зарядов, возрастающая с увеличением сти происходит захват свободных электронов глубокими длительности паузы [2,3]. Засветка ТП ЭЛИ во время 2+ + центрами VS, VS с энергетическим положением 1.3 паузы фотонами соответствующей энергии в ИК области приводит к образованию дополнительных вакансий и 1.9 eV выше потолка валентной зоны соответственно + с нейтрализацией ПОЗ, образовавшегося в предыду- серы VS за счет захвата освобожденных из валентной 2+ щем цикле работы ТП ЭЛИ, и формированием отри- зоны ИК излучением электронов центрами VS, что цательного объемного заряда (ООЗ) (рис. 4, a-c, e, f ). вызывает в новом цикле работы ТП ЭЛИ (рис. 4, e) В паузе между последовательными включениями ТП уменьшение ПОЗ, поля в прикатодной области и тока 4 Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 50 Н.Т. Гурин, Д.В. Рябов Рис. 4. Процессы, происходящие при возбуждении электролюминесценции в ТП ЭЛИ на основе ZnS : Mn: a, b, c — в первый полупериод T /2 напряжения возбуждения V (t); d, e,f — во второй полупериод; a, e — при превышении порогового напряжения;

b — образование объемных зарядов при t < T /4; c — t = T /4; d — t = T /2; f — образование объемных зарядов при t < 3T /4;

D — слой диэлектрика, K — катод, A — анод. 1 — отрицательный объемный заряд, 2 — положительный объемный заряд.

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.