Категории:
ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника
Тонкопленочные электролюминесцентные индикаторы
Тонкоплёночные электролюминесцентные структуры типа МДЛДМ (прозрачный электрод-диэлектрик-люминофор-диэлектрик-металл) обычно состоят из пяти последовательно нанесённых на стеклянную подложку слоев о использованием методов тонкоплёночной технологии. Такая структура представлена на рисунок 4.4.
Рисунок 4.4 - Типичная конструкция тонкоплёночного электролюминесцентного конденсатора:
М - электрод; Д - диэлектрическая плёнка; Л - люминесцентный слой;
СП - стеклянная подложка.
Толщина пленок проводников составляет (0,1-0,2) мкм, диэлектрических пленок (0,2-0,5) мкм и пленок люминофора (0,5-1,5) мкм. Кроме перечисленных плёнок в состав электролюминесцентного конденсатора могут входить дополнительные слои, например, светопоглощающего контрастного материала. Кроме того, каждый из функциональных слоев может быть неоднородным, например, состоять из нескольких плёнок.
В качестве люминесцентных слоев обычно используют сульфид цинка, легированный марганцем или фторидами редкоземельных элементов. Перспективными люминофорами показали себя сульфиды стронция и кальция, легированные фторидами редкоземельных металлов. Все использованные люминофоры являются широкозонными полупроводниками с высоким удельным сопротивлением, легирующие примеси образуют центры свечения, мало воздействующие на электрические свойства материалов люминофора.
В качестве подложек при получении структур используются пластины бесщелочного термостойкого стекла толщиной (2-3) мм с нанесенным слоем прозрачного электрода из сильно легированного оксида индия или олова, являющиеся вырожденными широкозонными полупроводниками. Для получения непрозрачных электродов используют алюминий, индий, олово, тугоплавкие металлы. Иногда для увеличения проводимости тонких протяженных электродов в матричных панелях поверх прозрачных электродов наносят узкие полоски металлов с более высокой электропроводностью.
Для создания диэлектрических пленок в электролюминесцентных структурах применяют оксиды кремния, алюминия, иттрия и редкоземельных металлов, нитрид кремния и др., их композиции, сегнетоэлектрические материалы. Поскольку эти пленки работают в условиях сильных электрических полей, к их электрическим параметрам предъявляют высокие требования. Используемые диэлектрические слои должны иметь высокие электрические и технологические свойства, стабильность и воспроизводимость.
Наличие двух диэлектрических слоев, отделяющих пленку люминофора от электродов, превращает данное устройство в электролюминесцентный конденсатор, что определяет необходимость использовать переменное напряжение для возбуждения электролюминесценции. Для МДЛДМ-структур с малой плотностью свободных носителей заряда в люминофоре в слабых полях приложенное напряжение распределяется между пленками люминофора и диэлектриков в соответствии со значениями их геометрических емкостей. Таким образом, чем больше емкость диэлектриков, тем большая часть общего напряжения падает на слое люминофора. Главная роль диэлектрических слоев заключается в ограничении заряда, проходящего через люминофор в рабочих режимах.
Для описания физических основ работы этих приборов необходимо учитывать следующие основные процессы, протекающие в слое люминофора в сильном электрическом поле (рисунок 4.5):
- Эмиссия электронов поверхностными состояниями границы раздела люминофор-диэлектрик в зону проводимости люминофора.
- Ускорение электронов электрическим полем в люминесцентном слое.
- Возбуждение центров свечения ускоренными электронами.
- Излучательные и безызлучательные переходы возбужденных центров в основном состояние.
- 3ахват свободных носителей ловушками границы раздела люминофор диэлектрик.
Рисунок 4.5 - Энергетическая диаграмма структуры диэлектрик-люминофор-диэлектрик при подаче напряжения: Д - диэлектрик; Л - люминофор;
А - активаторный центр свечения; ПС - поверхностные состояния; Ее - зона проводимости и Еу - валентная зона.
Технические характеристики тонкопленочных электролюминесцентных источников излучения: яркость и спектр излучения, рабочее напряжение, потребляемая мощность, световая отдача, время нарастания и спада яркости и др. Основной характеристикой электролюминесцентных источников света является зависимость яркости излучения от приложенного напряжения (вольт-яркостная характеристика).
Вольт-яркостная характеристика тонкопленочных излучателей имеет пороговый характер, рост яркости происходит, когда напряжение превышает некоторое значение. Величина порогового напряжения определяет минимальное рабочее напряжение тонкопленочных светоизлучающих приборов. Несмотря на то, что увеличивая емкость диэлектрических слоев и уменьшая толщину люминофора, удается получать структуры с пороговым напряжением (40-60) В, для излучателей, применяемых в индикаторных устройствах, его величина составляет обычно более 100 В. Одной из задач разработчиков тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов является снижение рабочего напряжения для уменьшения потребляемой устройством электрической мощности. Величина максимальной яркости тонкоплёночных электролюминесцентных излучателей зависит от свойств люминофора, конструктивных параметров светоизлучающей структуры и от условий возбуждения. С увеличением приложенного напряжения для вольт-яркостных характеристик наблюдается насыщение яркости.
Значение максимальной яркости излучения для тонкоплёночных конденсаторов на основе сульфида цинка, легированного марганцем, достигает 3,4·104 кд/м2. Цвет свечения тонкоплёночных электролюминесцентных источников излучения, так же как у порошковых излучателей зависит от материала основы люминофора, природы и концентрации активаторов, условий возбуждения электролюминесценции. При выборе активаторной примеси желательно, чтобы она образовывала центры свечения, излучающие в видимом диапазоне, обладающие высокой эффективностью свечения, хорошо растворяющиеся в материале основы. Лучшими спектральными характеристиками обладают излучатели, в которых в качестве люминофора использован сульфид цинка, кальция или стронция, легированный марганцем или фторидами редкоземельных элементов. Тонкопленочные электролюминесцентные индикаторы обладают высокими значениями функциональных параметров и высокой надежностью.
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09
lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...