Исследование влияния объемного заряда на характеристики тонкопленочных электролюминесцентных излучателей на основе сульфида цинка, легированного марганцем

• Автор: Шляпин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 179 с.

3.2. Кинетика квантового выхода и светоотдачи тонкопленочных электролюминесцентных излучателей_______________:
3.3. Формирование вольт-яркостной характеристики тонкопленочных электролюминесцентных излучателей
3.4. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

4.1. Экспериментальное исследование спектров электролюминесценции

и фотолюминесценции тонкопленочных электролюминесцентных структур

4.2. Изменение спектра электролюминесценции тонкопленочных излучателей на основе ZnS:Mn в зависимости от уровня возбувдения_
4.3. Влияние фотовозбуждения на электрические характеристики тонкопленочных электролюминесцентных структур на основе гп8:Мп
4.4. Модель формирования и изменения объемных зарядов в тонкопленочных электролюминесцентных излучателях і
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ТП - тонкопленочный
ЭЛ - электролюминесцентный, электролюминесценция ЭЛИ - электролюминесцентный излучатель РЗЭ - редкоземельный элемент
МДПДМ - "металл - диэлектрик - полупроводник - диэлектрик - металл" МПМ - "металл - полупроводник - металл"
ВЯХ - вольт-яркостная характеристика
ВАХ - вольт-амперная характеристика
ВФХ - вольт-фарадная характеристика
ЭПР - электронный парамагнитный резонанс
ФЛ - фотолюминесценция
ФЭЛ - фотоэлектролюминесценция
ОДС - отрицательное дифференциальное сопротивление
УФ - ультрафиолетовый
ИК - инфракрасный
ПОЗ - положительный объемный заряд
003 - отрицательный объемный заряд
ТДР - термодинамический расчет
ТСЛ - термостимулированная люминесценция

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы: Тонкопленочные (ТП) электролюминесцентные (ЭЛ) излучатели (ЭЛИ) структуры металл - диэлектрик - полупроводник (люминофор) - диэлектрик - металл (МДПДМ), размещенные на стеклянной подложке, являются одними из наиболее перспективных типов активных индикаторных элементов, позволяющих создавать плоские индикаторные панели большой информационной емкости для дисплеев ЭВМ и телевидения. К их достоинствам относят высокие яркость, контраст и крутизну вольт-яркостной характеристики, многоцвегность, долговечность, быстродействие, широкий диапазон рабочих температур, радиационную стойкость, большой угол обзора, малую толщину и массу, высокую механическую прочность, малую потребляемую мощность и относительно низкую стоимость и др. Вместе с тем, серьезным недостатком ТП ЭЛИ является недостаточность яркости свечения для всех цветов свечения, кроме желтого и зеленого. Также определенным недостатком является относительно высокое знакопеременное возбуждающее напряжение (60 - 200)В [1-7].
ТП ЭЛИ, выполненным, в частности, на основе сульфида цинка, легированного марганцем, свойственна асимметрия структуры и свойств, особенно существенная для наиболее эффективных по светотехническим параметрам образцов, полученных методом послойной атомной эпитаксии [8-10]. Эта асимметрия связана с неравномерным распределением дефектов структуры, примесей и обусловленных ими донорных и акцепторных уровней по толщине слоя люминофора. Как свидетельствует ряд работ [8-12], объемный заряд, связанный с этими центрами, оказывает существенное влияние на кинетику электролюминесценции ТП ЭЛИ; в частности, он может приводить к появлению участка отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС) Б-типа на зависимости тока, протекающего через слой люминофора в режиме

слое люминофора происходит перенос заряда, вызывающий остаточное поле в нем. После снятия напряжения наблюдалось, что заряд в слое люминофора, связанный с остаточным полем, уменьшается под влиянием освещения. В структуре возникает значительный ток при энергии фотонов меньше ширины запрещенной зоны. Для X > 450 нм (Е < 2,755эВ) ток становится очень мал. Таким образом, подтверждается существование определенных состояний, распределенных по уровням энергии в запрещенной зоне ZnS, возможно глубоких доноров с энергией <1эВ выше валентной зоны.
К одним из фотоэлектрических эффектов относится изменение спектра электролюминесценции при изменении амплитуды питающего напряжения.
Так в работах [105-107] продемонстрирована возможность управления цветом свечения ТП ЭЛИ на основе 2п8:Мп при изменении величины прикладываемого переменного напряжения. Происходит сдвиг максимума их свечения от 574 до 610 нм при увеличении приложенного переменного напряжения на 10 В (от 128 до 138 В). Изменение цвета происходит при температуре жидкого азота и отсутствует при комнатной температуре. Данная работа показывает принципиальную возможность получения различных цветов свечения внутри одного и того же1 люминесцентного слоя, содержащего не один, а несколько центров свечения разного типа. При этом изменение условий возбуждения электролюминесценции приводит к изменению цвета свечения обычной пятислойной структуры.
Аналогичный эффект был обнаружен в работе [108], где при комнатной, температуре с увеличением амплитуды напряжения возбуждения происходит усиление интенсивности оранжевого пика по отношению к интенсивности желтого пика. В другой работе [109], изменяя параметры возбуждающего напряжения, авторы наблюдали преимущественно либо голубое излучение, либо оранжевое.
Проведенные фотоэлектрические и спектральные исследования подтверждают существование в запрещенной зоне люминофора 2п8:Мп глубоких центров, по крайней мере один из которых, расположен по энергии на ~1эВ выше валентной зоны, связывается с вакансией цинка. Параметры и природа других центров в гп8:Мп, влияющих на работу ТП ЭЛИ, не выяснена.