WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

В этом случае решение (8) уравнения (6) имеет вид Aint Ip2 4 L(t) = e-t/4 + e-t/ N 2 3 qSePr 2 4 - 5 - N(t) = Ip1 1 - e-t/2 + et/ qSe 2 - 3 + + Ip1 1 - e-t2/2 + et2/ 1 2 3 - + - 1 + - e-t/ (15) 1 + 2 - 3 + Ip2 и - + e-t/. (22) 2 4 - 5 - Aint 2 L(t) = Ip1 1 - e-t/2 + et/ Если 3, 4, 5, то с учетом (14) qSePr 2 - 3 + 2 1 2 3 Aint Ip2 Aint + - 1 + - e-t/. (16) L(t) (e-t/4 + e-t/5) = Ip2(t). (23) 1 + 2 - 3 + qSePr 2 qSePr Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. Кинетика электролюминесценции тонкопленочных излучателей на основе сульфида цинка... В соответствии с выражениями (5), (13), (18) изменеf, Hz Вариант 1, ms 2, ms 3, ms 4, ms 5, ms ние наклона зависимостей L(Ip) при переходе на второй участок (рис. 2, b, 4) может быть вызвано уменьшением 0.1 -Al 246 1440 230 44 сечения ударного возбуждения центров свечения, ве+Al 240 1420 220 62 роятности излучательных переходов центров свечения Pr 0.2 -Al 127 580 155 29 или уменьшением эффективной толщины слоя люмино+Al 118 750 120 21 фора dp, в которой происходит ударное возбуждение 0.5 -Al 57 330 55 10 центров свечения.

+Al 47.5 320 45 4 Вероятными причинами такого изменения или Pr 2 -Al 14 93 11 3.3 9.могут быть а) изменение механизма возбуждения ио+Al 13.5 108 12 2.6 9.нов Mn2+ от прямого ударного возбуждения к резонансному возбуждению с участием соседних атомов или дефектов решетки ZnS [9], что, по-видимому, маловероятно из-за низкого уровня возбуждения на ультранизВ таблице приведены значения постоянных времени, характеризующих кинетику процесса и определенных из экспериментальных и расчетных данных. При этом для варианта (+Al), f = 2 Hz значения 2 и 3 приведены для зависимости Ip(t), а для зависимости L(t) значение 2 составляет 2ms, а 3 560 ms. В этом случае область спада начинается с дополнительного участка с постоянной спада порядка 10-40 ms, имеющего протяженность по времени 3 ms. Участок спада с близким значением 14 ms характерен и для более высоких частот напряжения возбуждения f = 10, 50 Hz [2], причем наблюдается он также при значениях L 1.1 a.u.

Из таблицы следует, что в пределах погрешности измерений, расчетов и аппроксимаций (±10%) постоянные времени 1 и 3 совпадают для всех частот, что может указывать на одинаковые физические процессы, Рис. 3. Зависимости 1-5 от частоты. 1 — 2; 2 — 1, 3 для ответственные за соответствующие участки зависимовариантов (-Al), (+Al); 3 — 5; 4 — 4 (-Al); 5 — 4, (+Al);

стей Ip(t) и L(t). При этом 1, 2 и 3 линейно умень1, 3 — — (+Al), — (-Al).

шаются с ростом частоты с близкими коэффициентами пропорциональности (рис. 3). Постоянные времени 4, 5, по-видимому, характеризуют процессы захвата свободных носителей заряда на объемные и поверхностные центры. Анализ зависимостей Ip(t) и частотных зависимостей 1, 2, 3, 4, 5 требует проведения дополнительных исследований процесса переноса носителей заряда в слое люминофора.

В итоге полученные результаты можно объяснить следующим образом. Как следует из рис. 2, b, 4, для всех частот f зависимости L(Ip) в пределах погрешности измерений имеют одинаковый наклон на первом участке, что соответствует формулам (12), (13). На втором участке для всех частот происходит уменьшение степени зависимости L от Ip, что указывает на уменьшение коэффициента пропорциональности в зависимостях L(Ip) (17), (18) по сравнению с первым участком.

При этом значения яркостей L1, L2 и токов Ip1, Ip2 в точках 1 и 2 (рис. 2, a, e) линейно зависят от частоты f (рис. 5), что при относительно слабом изменении поля Fp с частотой f в исследуемом диапазоне частот (рис. 2, b, d) объясняется близкой к линейной зависимоРис. 4. Зависимости L(Ip) при непрерывном режиме возбужстью тока Ip от скорости нарастания напряжения (2) в дения f, Hz: I, VIII — 0.1, II, VII — 0.2, III, VI — 0.5; IV, V — 2;

этом случае. I–IV — (+Al), V–VIII — (-Al); — (-Al), — (+Al).

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. 80 Н.Т. Гурин, А.В. Шляпин, О.Ю. Сабитов Рис. 5. Зависимости значений яркости L1, L2 (a, c) и тока Ip1, Ip2 (b, d) от частоты f : 1 — L1, Ip1; 2 — L2, Ip2; 3, 4 — значения яркостей L1, L2 и токов Ip1 (3), Ip2 (4), нормированные относительно соответствующих значений при f = 2Hz.

ких частотах для всех случаев, кроме варианта (+Al), катода [3]. В результате вблизи анода энергии свободных f = 2Hz; б) возбуждение наряду с одиночными ком- электронов может быть недостаточно для ионизации плексных центров свечения, состоящих из ионов Mn2+ центров свечения Mn2+. Одинаковость значений 1 и и дефектов решетки ZnS, например, вакансий серы [10], свидетельствует как раз в пользу того, что после начала и имеющих другие сечение ударного возбуждения, ионизации глубоких донорных центров, возникновения значения времени релаксации и вероятности излуча- и расширения поля образующегося объемного заряда у тельной релаксации Pr. Однако указанные центры про- анода и уменьшения среднего поля в слое люминофора являются при повышенных концентрациях Mn (2.2 wt%), (рис. 2, f ) первоначально на втором участке происходит когда слой люминофора получен при температуре под- ограничение роста тока туннельной эмиссии из катода, ложки 200C без последующего отжига, причем спектры а затем с увеличением внешнего поля этот ток вновь электролюминесценции при комнатной температуре не начинает возрастать на втором участке с прежней постозависят от напряжения возбуждения [10]. янной времени (1 = 3). При этом влияние остаточных объемных зарядов и их полей существенно уменьшается Уменьшение эффективного значения dp может быть связано с существованием объемных зарядов у анода в режиме однократного запуска с Ts = 100 s (рис. 2, b) [3] и катода, оставшихся от предыдущего полупериода на- и значения эффективной толщины dp максимальны.

пряжения возбуждения, а также с возникновением и В то же время существенно более резкое уменьшение расширением областей объемного заряда при иониза- наклона зависимости L(Ip) на втором участке для вариции глубоких донорных центров у анода, сопровожда- анта (+Al), f = 2Hz (рис. 2, b), происходящее при более ющимся уменьшением поля у анода и приводящим к высоких уровнях яркости L, примерно соответствующих появлению участка отрицательного дифференциального аналогичным значениям яркости на более высоких частосопротивления на ВАХ (рис. 2, d), и объемного за- тах напряжения возбуждения f = 10, 50 Hz, может быть ряда при ионизации глубоких акцепторных центров у обусловлено уже резонансным взаимодействием возбукатода в случае режима возбуждения с однократным жденных ионов Mn2+ и(или) этих ионов с соседними запуском, сопровождающимся уменьшением поля и у атомами и дефектами решетки ZnS [2].

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. Кинетика электролюминесценции тонкопленочных излучателей на основе сульфида цинка... Рис. 6. Зависимость int(t). f, Hz: a —0.1, b —0.2, c —0.5, d — 2. Жирные кривые — непрерывный режим возбуждения, тонкие — режим возбуждения с однократным запуском. I — (-Al), II —(+Al).

Одинаковый наклон нормированных зависимостей L1, сверхлинейную область зависимости L(Ip) в начале перL2, Ip1, Ip2 от f для всех случаев, кроме варианта (+Al), вого участка (рис. 2, b).

f = 2 Hz для зависимости L(t), (рис. 5, a, b, c) подтвер- Выражения (5), (12), (13), (16)–(18), (21)–(23) позволяют определить мгновенные значения внутреннего ждает существование одинакового физического механизквантового выхода int и внешнего квантового выхода ма, ответственного за рост тока Ip на первом участке и в ext = K0·int, являющихся важнейшими параметрами ТП конце второго участка (рис. 2, f ) и справедливость приЭЛИ. В частности, при использовании формул (5), (13), менения для определения зависимости L(t) упрощенных (18), (23) для всех участков зависимостей L(t) и Ip(t) формул (13), (18) для указанных вариантов.

мгновенные значения int(t) равны Увеличение крутизны наклона зависимостей L(Ip) на первом участке в режиме возбуждения с однократным qSe L(t) int(t) =. (24) запуском и при уменьшении частоты f в непрерывном A Ip(t) режиме возбуждения (рис.2, b, 4) объясняется увеличением времени релаксации объемных зарядов у анода Зависимости int(t), полученные с учетом данных таи катода, соответствующем уменьшением полей этих блицы и формул (13), (16)–(18), (21)–(24) (рис. 6), хазарядов [3], возрастанием поля в объеме при практически рактеризуются быстрым возрастанием int(t) на первом том же среднем поле в слое люминофора Fp (рис. 2, c), участке зависимостей L(t) и последующим относительно приводящем к росту энергии ускоренных электронов небольшим спадом int(t) на втором участке после точи повышению эффективности ионизации — значения ки 1 для частот f =(0.1-0.5) Hz и слабым ростом int параметра N1. Этой же причиной можно объяснить для варианта (-Al) и f = 2 Hz, причем однократный 6 Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. 82 Н.Т. Гурин, А.В. Шляпин, О.Ю. Сабитов режим запуска (рис. 6, d) характеризуется значительной тока Ip(t) (рис. 2, e). При этом значения среднего поля величиной спада на втором участке, хотя абсолютные в слое люминофора Fp, хотя и снижаются примерно значения int в начале второго участка больше, чем до 108 V/m (рис. 2, f ), но тем не менее обеспечивадля непрерывного режима возбуждения. С увеличением ют поддержание процесса ионизации центров свечечастоты f максимальные значения int слабо возрастают ния Mn2+. Это подтверждает необходимость решения на (рис. 6). Зависимость int(t) для варианта +Al и f = 2Hz участке спада зависимости L(t) полного кинетического (рис. 6, d) характеризуется быстрым спадом на втором уравнения (6), в котором присутствует генерационный участке и появлением дополнительного максимума на член (t)[N - N(t)].

участке спада зависимостей L(t), Ip(t). Такое поведение Таким образом, в результате исследования кинетики зависимостей int(t) можно объснить следующим обрамгновенной яркости свечения ТП ЭЛИ в совокупности с зом. Зависимость int от физических параметров слоя другими электрическими и светотехническими характелюминофора в общем виде можно представить в виде ристиками показано, что на зависимостях мгновенной яркости и тока, протекающего через слой люминофора от int(t) =N1(t)Pr (t) =(t)N(x, t)dp(t)Pr(t), (25) времени, можно выделить два участка роста этих парамегде N(x, t) — распределение центров свечения по толтров: ”быстрый” и ”медленный”, первый из которых хащине слоя люминофора.

рактеризуется быстрым ростом тока и яркости, близкой к При этом быстрый рост int на первом участке до линейной зависимостью яркости от тока и сопровождаетточки 1 (рис. 6) обусловлен ростом среднего поля в ся быстрым ростом внутреннего квантового выхода, что слое люминофора Fp(t) (рис. 2, f ), энергии ускоренных обусловлено, по-видимому, возрастанием числа центров электронов и возрастанием числа центров свечения, свечения, возбуждаемых одним электроном, прошедшим возбуждаемых одним электроном N1(t); в интервале от через слой люминофора при увеличении среднего поля в точки 1 до 1 int изменяется относительно слабо, так слое люминофора. На втором участке происходят замедкак процесс возбуждения ионов Mn2+ характеризуется ление скорости нарастания тока и яркости и уменьшение относительным постоянством параметров при слабом степени зависимости яркости от тока, сопровождаемое изменении среднего поля в люминофоре Fp(t) (рис. 2, f ).

снижением внутреннего квантового выхода, что обуслоПри дальшейшем увеличении времени t в интервале влено, по-видимому, при относительно низких уровнях от точки 1 до точки 2 спад зависимостей int(t) в возбуждения (значениях тока Ip) изменением эффективсоответствии с (25) можно объяснить, как ранее указыной толщины слоя люминофора, в котором происходит валось, уменьшением эффективной толщины dp(t) из-за ударное возбуждение центров свечения Mn2+ из-за иоперераспределения поля в слое люминофора. Ввиду знанизации глубоких донорных и акцепторных центров и чительной релаксации объемных зарядов в паузе между образования полей объемных зарядов, которые вместе импульсами напряжения в режиме возбуждения с однос остаточным полем объемных зарядов, образованных кратным запуском при последующей ионизации глубоких в предыдущем полупериоде напряжения возбуждения, центров происходит более сильное рассеяние энергии уменьшают локальные электрические поля вблизи анода носителей тока на указанных центрах, что обусловливает и катода. При повышении тока Ip выше определенного более резкий спад int на втором участке (рис. 6, d).

уровня, по-видимому, происходит переход от прямого Появление дополнительного максимума на участке спада ударного возбуждения центров Mn2+ к резонансному для варианта (+Al) f = 2Hz (рис. 6, d) обусловлено взаимодействию этих центров и(или) данных центров более медленным спадом яркости L(t) по сравнению с током Ip(t) из-за наличия дополнительного участка с соседними атомами или дефектами решетки сульфида спада зависимости L(t) с порядка десятков милли- цинка.

секунд, что, как указывалось выше, может быть связано с изменением характера возбуждения центров Mn2+ и соответствующего изменения параметров N1(t), (t), Список литературы N(x, t), Pr(t) в формуле (25). По этой же причине спад int на втором участке в этом случае более резкий по [1] Электролюминесцентные источники света / Под ред.

И.К. Верещагина. М.: Энергоатомиздат, 1990. 168 с.

сравнению с тем же вариантом (+Al) на других частотах.

[2] Гурин Н.Т., Сабитов О.Ю., Шляпин А.В., Юденков А.В. // Асимметрия зависимостей L(t) и int(t) (рис. 1, 2, a, 6) Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. Вып. 4. С. 12–18.

при различных полярностях напряжения возбуждения [3] Гурин Н.Т., Сабитов О.Ю., Шляпин А.В. // ЖТФ. 2001.

(варианты (-Al) и (+Al)) обусловлена неравномерТ. 71. Вып. 8. С. 48–58.

ным распределением центров Mn2+ по толщине слоя [4] Гурин Н.Т., Шляпин А.В., Сабитов О.Ю. // ЖТФ. 2001.

люминофора — концентрация этих центров выше у Т. 27. Вып. 3. С. 72–75.

верхнего электрода, что и обусловливает более высокие [5] Гурин Н.Т., Шляпин А.В., Сабитов О.Ю. // Тр. Междунар.

значения L(t) и int(t) в варианте (+Al) [3,4].

конф. ”Оптика полупроводников”. Ульяновск: изд-во УлГУ, Следует отметить, что спад зависимостей int(t) до 2000. С. 80–81.

нулевых значений (рис. 6) происходит при уменьше- [6] Гурин Н.Т., Сабитов О.Ю. // ЖТФ. 1999. Т. 69. Вып. 5.

нии практически до нуля соответствующих значений С. 65–73.

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. Кинетика электролюминесценции тонкопленочных излучателей на основе сульфида цинка... [7] Vlasenko N.A., Kopytko Yu.V., Pekar V.S. // Phys. Stat. Sol.

(a). 1984. Vol. 81. N 10. P. 661–667.

[8] Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974. 832 с.

[9] Жигальский А.А., Нефедцев Е.В., Троян П.Е. // Изв. вузов.

Физика. 1995. № 2. С. 37–41.

[10] Георгобиани А.Н., Грузинцев А.Н., Сю Сююнь, Лоу Зидонг // Неорган. материалы. 1999. Т. 35. № 12. С. 1429– 1434.

Pages:     | 1 ||



© 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.