Синтез, фото-, катодолюминесценция и радиационная устойчивость фосфоров на основе галлата и сульфида цинка

• Автор: Никишин, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Фосфоры на основе галлата цинка.

1.2 Фотолиз цинккадмийсульфидных люминофоров

1.3 Деградация фосфоров под действием электронной бомбардировки

2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Характеристика исходных веществ

2.2 Синтез фосфоров с зеленым, синим и красным цветом свечения в системе

гпООагОуШ.

2.2.1. Фосфор гпОазОеМп.

2.2.2. Фосфоры ЕхОа.1у2плОаЮ4
2.2.3. Фосфор 2п0а.Сг.
2.3. Методы исследования оптиколюминесцентных характеристик.
2.4. Методы исследования характеристик катодолюминесценции
2.5. Методики определения электропроводности люминофора в реальном вакуумном ВФД
2.5. Анализ поверхности фосфора КЛэкранов вакуумных флуоресцентных дисплеев
3. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА НА ФОТО И КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ ФОСФОРОВ В СИСТЕМЕ ы
3.1. Зеленый фосфор пОазОлМп
3.2. Синий фосфор в системе 7пООагЬ.
3.3. Красный фосфор 4
4. ФОТОЛИЗ ЦИНККАДМИЙСУЛЬФИДНЫХ ФОСФОРОВ И ФОСФОРОВ НА ОСНОВЕ ГАЛЛАТА ЦИНКА.
4.1. Фотохимическая деградация фосфоров.
4.2. Механизм фотолиза
5. ДЕГРАДАЦИЯ ФОСФОРОВ А ОСНОВЕ ОКСИДА
И СУЛЬФИДА ЦИНКА.
5.1. Факторы, влияющие на эффективность и долговечность катодолюминссцснтных экранов, возбуждаемых медленными электронами
5.2. Связь долговечности экранов с плотностью тока и содержанием элек
тропроводной добавки.
5.3. Радиационная стойкость экранов на основе оксида и
сульфида цинка I И
6. ВЫВОДЫ
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
8. ПРИЛОЖЕНИЕ
СОКРЛ ЩЕН НЫЕ ОБОЗН АЧЕНИЯ ВВКЛ высоковольтная катодолюминесценция
ВФД вакуумный флуоресцентный дисплей то же, что ВЛИ вакуумный люминесцентный индикатор
ВЯХ вольтяркостные характеристики
ДПЭ дисплеи с полевой эмиссией
КЛ катодолюминссценция
НВКЛ низковольтная катодолюминесценция
СВКЛ средневольтовая катодолюминссценция
УФ ультрафиолетовый
ФЛ фотолюминесценция
ЭВМ электронновычислительная машина
ЭД элскгролроводная добавка
ЭЛТ электроннолучевая трубка
При ссылке на работу автора к номеру ссылки добавляется буква А, например. А.
ВВЕДЕНИЕ


Галлат цинка имеет высокую прочность связи, о чем свидетельствует высокая температура плавления СС, значительную темновую проводимость Смсм при комнатной температуре и самую большую фотопроводимость среди исследованных люминофоров 3. Имеется ряд работ, в которых предлагается в качестве зеленой компоненты экранов многоцветных дисплеев использовать двойной оксид цинка и галлия, активированный марганцем пОагОсМп. Таблица 1. ЭгОагЭНи Зеленый 3. ЕаТЬ зеленый 5, 3 . УТЬ белый 2, 3 . У.тПу желтый 0. У2ОзБи красный 1. Окончание таблицы 1. УгЭЮзЛГЬ зеленый 1, 7. УцТЬ зеленый 0, 7. ЬаОВг. О4. Асм2. Для получения люминофора с определенными свойствами необходимо иметь кристалл или поликристаллнческии порошок с точечными дефектами определенного рода. В частности, для достижения максимального выхода люминесценции необходимо, чтобы максимально было отношение концентрации центров свечения к конце1гтрацин центров тушения. Концентрация марганца, вводимого в галлат цинка, по данным различных авторов имеет разную величину. Первые сведения о способности этого фосфора к НВКЛ в области энергий возбуждающих электронов 0 эВ появились в работе Галактионова С. С. с сотр. Эффективность НВКЛ этого фосфора уступает эффективности НВКЛ цинксульфидных фосфоров с зеленым цветом свечения. Так, по данным названной выше работы, эффективность НВКЛ не превышает 0,7 лмВт. Спектры фотолюминесценции ФЛ и НВКЛ практически идентичны. Этот люминофор обладает одним очень важным преимуществом высокой радиационной стойкостью, что позволяет создавать дисплеи, эксплуатируемые при высоких плотносгях электронного возбуждения. Так, но данным 5, срок службы при энергии возбуждающих электронов эВ превышает часов. По данным этих же авторов, спектр НВКЛ гпСагОМпфосфора смещен в коротковолновую область на нм относительно спектра п8Си,А1фосфора, имеющего зеленый цвет свечения, отвечающий телевизионному стандарту. В связи с этим, этот люминофор не имеет чистого зеленого цвега, что заставляет при изготовлении дисплеев с многоцветным экраном использовать систему светофильтров, неизбежно снижающих яркость и эффективность НВКЛ. Последняя по данным этой работы составляет около 1 лмВт при возбуждающем напряжении эВ и абсолютной яркости около 0 кдм2. Это значение в 3 4 раза ниже эффективности цннксульфндиого фосфора. В недавней работе 6 показано, что замещение в решетке матрицы 2пСа катионов галлия на алюминий приводит к увеличению эффективности люминофоров и может изменить координаты цветности, сдвигая спектр люминесценции на нм в более зеленую область свечения. Другим важным результатом работы 5 является установление сильной зависимости порога возбуждения от атмосферы легирующего отжига при введении марганца. Наименьший порог возбуждения 4,5 эВ наблюдается при легировании галлата цинка марганцем в смеси водорода с азотом в соотношении 1 об. Есть данные 7 о легировании галлата пинка марганцем в нейтральной атмосфере и вакууме. Попутно отметим, что сведения о влиянии легирования в восстановительной атмосфере СОСО отжиг под слоем угля в работах отсутствуют. К сожалению, в литературе отсутствуют сведения о количественной зависимости интенсивности ФД и яркости КЛ от количества вводимого в 2п0аМп активатора. Концентрация марганца, вводимого в галлат цинка, по данным различных авторов, колеблется от 0,1 до 1Д мол. В работе 8 сообщается о проведении ряда синтезов в системе ОагОз, в результате чего была найдена подходящая атмосфера для отжига 2пОаЮ4 и получен высококачественный кристаллофосфор при минимальной потере цинка СО , СО 2 с содержанием 2пОСаОз , а также определена зависимость интенсивности фотолюминесценции от структуры галлата цинка. В спектре люминофора, содержащего ,3 2пО и ,7 ОаЮк доминирует линия, лежащая в видимой области. Если же процентное содержание ТпО и СагОз составляет ,2,8, то доминирует спектральная линия в ультрафиолетовой области с длиной волны 0 нм. Недавно люминофор с зеленым свечением был усовершенствован японскими учеными 9. Процесс изготовления 2пОа4Мп по данным этой работы показан па рисунке 1. О а. Рис. Оксид цинка 2пО ,9, оксид галлия СагОз ,9 и фосфат лития ЬзРОд были смешаны и отожжены при температуре С в течении трех часов.