Вход

Спектральные характеристики электролюминофора ZnS:Cu,Mn

Реферат по радиоэлектронике
Дата добавления: 29 июня 2009
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 4.6 Мб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА ZnS:Cu,Mn


Широкие перспективы технического применения электролюминесценции для создания устройств отображения информации до сих пор должным образом не реализованы вследствие недостаточной стабильности оптико-электрических характеристик современных электролюминесцентных излучателей (ЭЛИ). В то же время прогресс в области производства и использования ЭЛИ невозможен без решения проблемы дезактивации энергии, для решения которой необходимо проведение обширных исследований по изучению физических механизмов, лежащих в основе электролюминесценции кристаллофосфоров, в первую очередь на основе соединений ZnS:Cu и ZnS:Mn [1, 2].

Существующие технологии производства электролюминофоров (ЭЛФ) желтого цвета свечения основаны главным образом на синтезе твердых растворов сульфоселенидов цинка и кадмия, активированных медью, создающих существенную экологическую проблему при попадании в окружающую среду. Кроме того, при производстве люминофоров данного класса необходимо использование аргонной атмосферы, что предполагает двухстадийное прокаливание, является нетехнологичным и приводит к удорожанию производства.

Наряду с сульфоселенидными электролюминофорами, излучающими в желтой области спектра, существует также ЭЛФ на основе сульфида цинка, активированного медью и марганцем (ZnS:Cu,Mn), в составе которого отсутствуют токсичные соединения кадмия и селена. Однако низкая яркость свечения и высокая скорость деградации яркости до сих пор не позволяют применять данный ЭЛФ в современных ЭЛИ.

В настоящее время сотрудниками базовой кафедры технологии перспективных химических и биологических материалов ЮНЦ РАН ведется усовершенствование методики синтеза электролюминофора на основе системы ZnS:Cu,Mn – Cu2-XS, с целью получения продукта, не уступающего по яркости свечения и стабильности серийно выпускаемым маркам ЭЛФ.

В данной работе представлены результаты исследования спектральных характеристик электролюминофоров ZnS:Cu,Mn, содержащих различное количество Mn. Синтез проводили по стандартной методике: шихту прокаливали при температуре 970°С в течение двух часов в восстановительной атмосфере под слоем активированного угля в стеклоуглеродных тиглях. Затем люминофор обрабатывали раствором аммиака и карбоната аммония в присутствии окислителя (персульфат аммония) с целью удаления с поверхности кристаллов ЭЛФ избыточного сульфида меди, снижающего яркость и напряжение пробоя.

Исследование спектров люминесценции производили на экспериментальной установке, собранной на базе светосильного спектрометра СДЛ-1, оснащенного дополнительными современными методами регистрации (малошумным сверхчувствительным ФЭУ EMI-1, двухканальным цифровым запоминающим осциллографом АСК-3106 с программным обеспечением). Возбуждение электролюминофоров осуществлялось при помощи генератора сигналов ГЗ-34.

1 – концентрация Mn 0,934 мол.%.;

2 – концентрация Mn 0,157 мол.%.

Концентрация меди в исследуемых образцах не изменялась и была равна 0,35 мол.%. На рис. 1 представлены спектры люминесценции образцов с концентрацией марганца 0,157 мол.% (кривая 1) и 0,934 мол.% (кривая 2).

Как видно из рис. 1, при концентрации Mn 0,157 мол.% спектр представлен тремя выраженными полосами с ?mах = 438нм, 520нм и 585нм. При увеличении концентрации Mn до 0,934 мол.% интенсивность коротковолновых полос резко падает, а длинноволновая часть спектра деформируется с разделением на два максимума с ?mах = 560нм и 595нм. Можно отметить уменьшение интегральной интенсивности в спектре 1 практически в 2 раза.

Как показывает анализ литературных данных [3], спектры излучения большинства кристаллофосфоров, являются сложными и состоят из нескольких элементарных полос. Не являются исключением и люминофоры на основе сульфида цинка [4]. Каждая индивидуальная полоса, входящая в состав общего спектрального распределения люминесценции определяется наличием центров свечения определенного типа. К настоящему времени цинксульфидные люминофоры ZnS:Cu изучены достаточно полно [1], при этом известно, что полосы так называемых «медных» центров лежат в диапазоне длин волн 430 – 560 нм. Поэтому первые два максимума в спектре 2 можно идентифицировать как «медные». Известно также, что ион Mn2+ в сульфиде цинка излучает не самостоятельно, а получает энергию от иона Cu+, о чем свидетельствует увеличение интенсивности вспышки в полосе марганца при введении второго активатора (соактиватора) – меди с оптимальными концентрациями 3-6?10-5 г на 1г ZnS (3-6?10-3 мас.%). В этом случае возникающие центры меди являются равноценными сенсибилизаторами марганца, а марганец высвечивает не самостоятельно, а вследствие передачи энергии от центров Cu-сенсибилизаторов [5]. Отсюда следует, что изменение в соотношении между количеством меди и марганца в сульфиде цинка повлечет за собой изменение спектральных характеристик. Вызывает особый интерес раздвоение полосы марганца (кривая 1) при высокой его концентрации. Данный результат в литературе не обсуждался. Очевидно, что полосы марганца также представлены рядом элементарных составляющих и, по-видимому, увеличение концентрации приводит к доминированию одних центров свечения над другими. Однако подробное изучение механизмов данного явления требует дальнейших исследований.

Рис. 1. Спектры электролюминесценции ЭЛФ ZnS:Cu,Mn при возбуждении 350 В, 400 Гц, в твердом диэлектрике (эпоксидная смола).




Литература


1. Верещагин И.К., Колсяченко Л.А., Кокин С.М. Электролюминесцентные источники света. М.: Энергоатомиздат. 1990.

2. Верещагин И.К. Введение в оптоэлектронику: учебное пособие для ВТУЗов. М.: Высшая школа. 1991. – 200 с.

3. Кучеров А.П., Кочубей С.М. Метод разложения сложного контура на элементарные составляющие с использованием предварительного анализа его структуры.//ЖПС. 1983. Т.38. Вып. 1.С.145-150.

4. Проскура А.И., Дегота В.Я., Кияк Б.Р. О природе свечения керамики ZnS-Cu. // ЖПС. 1988. Т. 49. Вып. 4. С.684-686.

5. Abdala M.J., Godin A., Noblanc J.P. DC-electroluminescence mechanisms in ZnS devices //J. Luminescence, 1979. – V.18/19. – №2. – P.743-748.

2



© Рефератбанк, 2002 - 2017