Синтез и направленное регулирование электрооптических свойств электролюминофоров на основе сульфида цинка

• Автор: Бахметьев, Вадим Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.21, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Теоретические основы электролюминесценции

1.1.1. Понятие электролюминесценции.

1.1.2. Зонная структура электролюминофоров

1.1.3. Механизм возбуждения электролюминесценции порошковых электролюминофоров. Гетеропереход СихБ

1.1.4. Модели электролюминесценции.

Центры свечения в порошковых электролюминофорах.

1.2. Зависимость свойств электролюминофоров от условий их синтеза

1.2.1. Влияние свойств исходного сульфида цинка

на свойства электролюминофоров
1.2.2. Влияние способа получения и атмосферы синтеза
на свойства электролюминофоров
1.2.3. Влияние кислорода на свойства электролюминофоров
1.2.4. Влияние режимов термообработки
на свойства элсктролюминофоров
1.2.5. Влияние состава шихты на свойства элсктролюминофоров
1.3. Влияние облучения на свойства
и элсктролюминофоров на его основе
1.4. Поверхностные свойства сульфида цинка
и люминофоров на его основе.
1.4.1. Представления о свойствах поверхности тврдого вещества.
1.4.2. Потенциометрический метод контроля примесей люминесцентных материалов
1.4.3. Исследование поверхности люминофоров 2п8Си
методом радикалорекомбинационной люминесценции
1.4.4. Исследование поверхностных свойств сульфидов цинка и кадмия, и синтезированных из них люминофоров
методом адсорбции инертных газов
1.4.5. Исследование поверхностных свойств сульфида цинка и синтезированных из него электролюминофоров
методом рНметрии.
1.4.6. Исследование поверхностных свойств сульфида цинка и синтезированных из него электролюминофоров индикаторным методом.
1.5. Заключение
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Исходные вещества
2.2. Методика синтеза электролюминофоров
2.3. Методика электроннолучевого модифицирования электролюминофоров
2.4. Методика изготовления электролюминссцентных
источников света ЭЛИС.
2.5. Методики исследования светотехнических характеристик электролюминофоров
2.6. Методики исследования физикохимических характеристик электролюминофоров
3. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА НА СТРУКТУРУ
И СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА 2п8Си,А1
3.1. Исследование влияния содержания серы в атмосфере синтеза
на свойства электролюминофора 2п8Си,А1
3.2. Исследование влияния длительности отжига
на свойства электролюминофора 2п8Си,А1.
3.3. Исследование влияния содержания кислорода в атмосфере синтеза
на свойства элсктролюминофора 2п8Си,А1.
3.4. Исследование влияния температуры синтеза
на свойства электролюминофора 2п8Си,А1.
4. ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МЕДИ НА СТРУКТУРУ
И СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА .
4.1. Исследование влияния содержания меди на электрооптичсскис свойства электролюминофора 2пБСи
4.2. Исследование влияния содердания меди на поверхностные
свойства электролюминофора 2п8Си,А1.
5. ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРОВ.
5.1. Модифицирование элсктролюминофоров состава 2п8Си,А1.
5.2. Модифицирование электролюминофоров состава 2п8Си
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Сильное электрическое поле, близкое к пробивному, может возбуждать полупроводниковые кристаллы как благодаря туннельному переходу электронов из валентной зоны и центров люминесценции в зону проводимости, так и посредством разгона электронов до энергий, достаточных для ионизации кристаллической решетки и центров люминесценции ударная ионизация. Рекомбинация электронов с дырками как непосредственно, так и через центры люминесценции, а также возвращение в исходное состояние возбужденных центров люминесценции приводят к излучению света. Механизм перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости путем туннельного проникновения через потенциальный барьер, сужаемый при наклоне энергетических зон в электрическом поле рисунок 2, переход 1, был впервые рассмотрен Зинером 1. Если электрон при туннельном переходе поглощает фонон, то он приобретает его энергию, что эквивалентно понижению на эту энергию высоты потенциального барьера. Чем больше поглощается фононов, тем сильнее это понижение барьера. Поэтому, несмотря на то, что вероятность поглощения нескольких фононов меньше, чем одного, эффективнее могут оказаться туннельные переходы с участием многих фононов. Туннельный переход с участием многих фононов теоретически исследован Л. В. Келдышем. Оно имеет место в структурах с потенциальными барьерами, например в рпперсходах 1 . Рис. На рисунке 2 также схематически показаны процессы ударной ионизации и ударного возбуждения в рппереходе, включенном в обратном направлении. В сильном электрическом поле электроны зоны проводимости ускоряются переход 2, приобретая энергии, достаточные для выбивания электронов из валентной зоны в зону проводимости переход 3. Наряду с этим происходят также возбуждение или ионизация центров люминесценции переходы 4 и 5 соответственно. Аналогичные переходы происходят под действием ускоряемых дырок. Излучение возникает при переходах, обратных 4 внутрицентровая люминесценция, а также 3 и 5 межзонная рекомбинация электронов с дырками и рекомбинация через центры люминесценции соответственно. При некотором критическом значении напряженности электрического поля процесс ударной ионизации приводит к столь резкому увеличению плотности тока, что происходит электрический пробой полупроводника 1. Известно, что хорошим электролюминофором является сульфид цинка, сильно легированный медью. В таком случае в объеме и на поверхности его кристалликов образуются преципитаты островки фазы Сих8 где X 1,8. Фок предположил, что эта фаза образует с полупроводником птипа гетеропереход, который при обратном смешении является областью концентрации поля 1,5. При наложении напряжения порядка 0 В прикатодный гетеропереход смещается в обратном направлении и зона проводимости опускается ниже валентной зоны Сих8 рисунок 3. В таком случае электроны из валентной зоны Сих8 и с поверхностных примесных центров рисунок 3, переходы 1 и 2 соответственно способны туннелировать в зону проводимости кристаллика 2п8Си и затем разгоняться в сильном электрическом поле до энергий, необходимых для ударной ионизации кристаллической решетки или центров свечения. Возникающие при этом дырки захватываются центрами свечения, а электроны движутся к противоположному концу кристаллика, где происходит их рекомбинация с центрами свечения, ионизованными в предшествующий полупериод переменного напряжения, когда там было сильное поле. Здесь предполагается наличие двух гетеропереходов, включенных так, что в каждый полупериод переменного напряжения возбуждение электролюминесценции происходит только в одном из них. Одновременно у противоположного гетероперехода происходит рекомбинационное излучение, реализующее светосумму, запасенную в предыдущий полупериод. Таким образом, свечение осуществляется по двухстадийной модели генерация свободных электронов и ионизация центров свечения в области сильного поля в прикатодной области и излучательная рекомбинация центров свечения в прианодной области, где напряженность поля мала 1. Первичные электроны для ударной ионизации могут возникать также при туннелировании с электронных состояний, имеющихся на поверхности раздела кристалликов люминофора с диэлектриком.