ZnS:Ho3+和ZnS:HoF3交流电致发光薄膜发光特性的研究

利用高真空条件,分舟蒸发制备ZnS:Ho3+和ZnS:HoF3绿色交流电致发光薄膜屏。讨论了ZnS:Ho3+及ZnS:HoF3薄膜的发光特性和光谱差异。确定其激发机理为热电子直接碰撞激发,以及660nm的发射在低浓度下来自于5F3→5I7的跃迁。并认为在两种材料中,由于热电子在外电场中的加速过程中受到不同散射中心的散射,改变了热电子的统计分布,从而直接引起两种材料发射光谱的明显差异。     

ZnS:Mn薄膜电致发光锰中心直接碰撞激发的证明

为了阐明在ZnS:Mn薄膜电致发光中锰发光中心的激发机制,测量了光致发光和电致发光的时间—分辨光谱。在光致发光中,ZnS基质和锰中心的发光都观察到了,锰中心的发光可以看到时间延迟,它说明能量由ZnS基质传递到锰中心。与此相反,在电致发光中,难于观察到ZnS基质的发光,而在激发以后立即观察到锰中心的发光。这些实验结果有力地表明在电致发光中,锰中心的激发机制是由于在ZnS基质中的高场加速的过热电子的直接碰撞激发所致。效率的测量电证实了这些结果。     

ZnS薄膜参数对有机/无机复合发光器件特性的影响

半导体量子点(QDs)具有发光效率高和发光波长可调等特点。采用胶体CdSe QDs作电致发光器件的有源材料,TPD(N,N′-biphenyl-N,N′-bis-(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine)作空穴传输层,ZnS作电子传输层,研究了有机/无机复合发光器件ITO/TPD/CdSe QDs/ZnS/Ag的电致发光特性。TPD和CdSe QDs薄膜采用旋涂方法、ZnS薄膜采用磁控溅射方法沉积,器件表面平整。CdSe QDs的光致发光和电致发光谱峰位波长均位于～580 nm,属于量子点的带边激子发光。我们与以前的ITO/ZnS/CdSe QDs/ZnS/Ag发光器件结构进行了对比,发现新的器件结构的电致发光谱没有观察到QDs表面态的发光,而且新器件的发光强度是ITO/ZnS/CdSe QDs/ZnS/Ag结构的～10倍。发光效率的提高归因于碰撞激发与载流子注入两种发光机制并存的结果：一方面电子经过ZnS 层加速后,碰撞激发CdSe QDs发光;另一方面,空穴从TPD层注入CdSe QDs 与QDs中激发的电子复合发光。我们进一步研究了ZnS电子加速层厚度对发光特性的影响,选择ZnS薄膜的厚度分别是80,120 和160 nm,发现随着ZnS层厚度增大,器件启亮电压升高,EL强度增大,但是击穿电压降低。EL峰位随着ZnS厚度的减小发生明显蓝移,对上述实验现象进行了机理解释。     

固态阴极射线发光亮度的提高

为提高固态阴极射线发光亮度,以碰撞激发为核心,采取了两个方面的措施：第一是增大初电子的密度及过热电子的能量;第二是采用固态阴极射线发光和有机电致发光的混合或级联激发．固态阴极射线发光中的初电子来源包括从电极隧穿的电子和从界面态及材料陷阱中获释的电子．这些电子在电场的作用下在固体薄膜中加速获得能量,成为过热电子．它们碰撞激发有机材料发光后,本身并没有湮灭,而和传导电子及倍增电子一道与注入的空穴复合,产生发光．     

利用亮度波形证明固态阴极射线发光

制备了3种结构的器件：A: ITO/SiO₂/Alq₃/Al, B: ITO/Alq₃/SiO₂/Al,C: ITO/SiO₂/Alq₃/SiO₂/Al。对于器件A和B,在正向偏压(ITO接正极)下才能观察到发光;而对于器件C,在正向和反向偏压下都可以观察到发光。随着电压升高,器件B和C产生的蓝色发光相对绿光逐渐增强。这主要是由于SiO₂中的加速电子碰撞激发Alq₃发光层产生热电子,并与空穴形成电子空穴对,复合产生蓝光;而对于器件A,在反向偏压下被热电子碰撞激发出的空穴与正向偏压下从Al电极进入的电子复合形成激子,产生绿色发光。这些结构的器件发光不但可来源于电子与积累的空穴复合,而且也来自固态阴极射线发光。     

共轭聚合物MEH-PPV的固态阴极射线发光

在有机／无机异质结ZnS／MEH－PPV／ZnS器件中，交流驱动条件下，实现了共轭聚合物MEH－PPV的固态阴极射线发光，器件的发光光谱与MEH－PPV的光致发光谱相同。电子经过ZnS层加速后，成为过热电子，这些过热电子直接碰撞激发MEH－PPV而发光。在日光灯照明下，可以看到器件的均匀发光。     

SrS:HoF3薄膜的电致发光机制

研究了SrS:HoF₃薄膜的光谱特性,分析了光谱与驱动电压的关系,认为SrS:HoF₃薄膜电致发光不是以直接碰撞激发机制为主;方波脉冲激发下没有看到下降沿发光的现象,可能不存在发光中心离化的过程.比较SrS:HoF₃薄膜的电致发光与光致发光光谱,认为过热电子碰撞激发基质晶格,基质激发后将能量传递到发光中心是主要的激发过程.     

ZnS:Tb薄膜电致发光的量子效率及过热电子分布

采用高频溅射的方法制备了高亮度的ZnS:Tb薄膜电致发光器件.测量了发射强度比I(5D3-7F6)/I(5D4-7F4)随激发电压的变化关系、弛豫时间及发光的量子效率,计算了碰撞截面,分析ZnS:Tb的过热电子的分布,并与ZnS:Mn进行了比较.指出了ZnS:Tb效率与ZnS:Mn效率差异的可能原因.     

Ⅱ-Ⅵ族化合物薄膜电致发光

电致发光薄膜是平板显示器的重要材料之一,我们从研究ZnS:Mn,Cu直流电致发光薄膜的大面积稳定发光开始,首次将稀土离子引进直流电致发光薄膜,实现了各色的直流电致发光,并研究其激发机理、过热电子的能量分布、稀土离子的碰撞截面和稀土离子发光中心在晶格中的位置等。在国内首先研制成功ZnS:Mn交流电致发光薄膜计算机终端显示器,并扩大面积到640×480像素(对角线10英寸)。为了实现彩色化显示,研制出稀土离子掺杂的各色交流电致发光薄膜。研究不同稀土离子在薄膜中的浓度猝灭,以便提高薄膜的发光亮度。在致力于实现彩色的过程中,首要的任务是提高蓝色电致发光薄膜的亮度和探索新的蓝色电致发光薄膜材料:从ZnS:TmF₃到CaS:TmF₃,发光亮度有了很大的提高;使SrS:Ce薄膜蓝色电致发光的亮度超过1000cd/m²;同时探索纳米Si和非晶Si/SiO₂超晶格结构的蓝色电致发光。成功地实现了ZnS:Mn/SrS:Ce白色电致发光和SrS:HoF₃三基色线谱发射的白色电致发光,发光亮度也超过1000cd/m²。     

SrS∶HoF_3薄膜的电致发光机制

研究了ＳｒＳ∶ＨｏＦ３薄膜的光谱特性,分析了光谱与驱动电压的关系,认为ＳｒＳ∶ＨｏＦ３薄膜电致发光不是以直接碰撞激发机制为主;方波脉冲激发下没有看到下降沿发光的现象,可能不存在发光中心离化的过程．比较ＳｒＳ∶ＨｏＦ３薄膜的电致发光与光致发光光谱,认为过热电子碰撞激发基质晶格,基质激发后将能量传递到发光中心是主要的激发过程     

CaMoO_4:Tb~(3+)发光材料的制备和发光性质的研究

用共沉淀法制备了样品CaMoO_4:Tb~(3+)的前驱物,经TG-DTA测试表明:样品在850℃时有能量吸收峰,即达到样品反应的活化点。XRD谱图分析显示,焙烧后样品CaMoO_4:Tb~(3+)为CaMoO_4的白钨矿结构,但峰位发生了右移,说明晶体内部产生了微小的晶体缺陷,推测该缺陷可能是由晶胞内2个Tb~(3+)取代了3个Ca~(2+)形成空穴而引发的。通过对激发谱图的测试发现,此种缺陷结构有利于使MoO_4~(2-)发射特征峰(488 nm)的能量有效地传递给Tb~(3+),使Tb~(3+)的4f电子发生跃迁,特别使Tb~(3+)的~7F_6→~5D_4(488 nm)电子跃迁大大加强,因而在样品CaMoO_4:Tb~(3+)的发射谱图(λ_(ex)=488 nm)中,自激活荧光体MoO_4~(2-)的发射强度被大大减弱,而Tb~(3+)的~5D_4→~7F_5(544 nm)跃迁的绿光发光强度被大大增强,使该材料成为有潜在应用价值的发光材料。     

TFEL器件亮度波形的快速过程

研究了TFEL亮度波形的上升与衰减过程,发现除一般的直接碰撞激发外,在发光中心的离导带较近的能级跃迁的发光中还存在另一种非常快的发光过程.通过分析ZnS:Er³⁺、Tin³⁺、Ce³⁺+Nd³⁺等不同样品,我们认为这种快过程属于导带中的慢电子与离化了的发光中心的复合.     

ZnS:Mn摩擦发光特性的研究

本文报道了ZnS:Mn具有良好摩擦发光性能。研究了ZnS:Mn发光中心Mn^2 及其含量以及样品的灼烧温度、灼烧时间等条件对样品发光特性的影响。优化浓度配比和制备条件制备出了较高摩抢擦发光效率的ZnS:Mn摩擦发光材料。摩擦发光机理可能是由于机械能使ZnS:Mn的电子从基态激发到激发态所致,而具有较高的摩擦发光效率可能来源于ZnS:Mn具有较宽的激发能量范围。     

ZnS中Er3+的正向注入电致发光

已报导的三价稀土离子(RE3+)和二价锰离子发光的电致发光器件,都是激发机理为碰撞激发的高场发光器件[1,2]。我们研究了znS:RE2+的带边激发光谱,由此提出了实现正向注入下三价稀土离子电致发光的发光器件的设想,这种器件的必要条件是在存在三价稀土离子的区域同时注入电子和空穴。在离子注入的ZnS:Er3+发光二极管上观察到了这种发光,实验证明不是碰撞激发,而是正向注入产生的发光。     

正向电压激发下ZnSe:Er3+MIS二极管的高场电致发光

本文研究了在室温下经Er离子注入ZnSe晶体的电致发光.报导了三价稀土离子在ZnSe MIS结二极管中的发光.阐明了Er3+离子是在高电场下通过过热电子直接碰撞激发的,根据分立中心是高场激发的有效发光中心,可望在这类器件中有较高的效率.     

《国外信息显示》一九七三年分类目录

一无机发光材料的一般问题: 发射光谱 余辉测量 光和颜色的测量 国外无机晶体发光研究概况 发光材料的能带结构 体效应场致发光 一种联合的发光中心 等电子陷阱二场致发光显示器件和材料: CdS:Cu粉末磷光体直流场致发光(DCEL)性质的研究 利用场致发光屏作发光天棚的可能性 粉末场致发光屏亮度的测量 粉末材料EL效率的测量 n一班族化合物粉末的直流场致发光 ZnS薄膜场致发光 粉末场致发光应用现状 薄膜PC一EL夹层型象加强器 碱卤晶体的场致发光简讯:一种硫化镐场致发光器件 ZnS:TbF3薄膜的直流场致发光 Mn注入的ZnS薄膜场致发光元件…     

二价铕激活的ZnS磷光体的发光

本文详细描述了ZnS:Eu2+磷光体的合成及光致发光性能。首次报导了这种发光材料的特殊长余辉特性。作者测量了热释发光光谱、不同温度下的发射特性的变化及荧光的激发、发射衰减时间,提出两类缔合Eu中心的模型。用不同的缔合Eu中心较好地解释了它的光谱特性及长余辉现象,认为光谱的两个发射带来自不同的缔合Eu中心,即550nm发射带对与ZnS导带电子陷阱相缔合的Eu中心有关,650nm带来自与电子陷阱和空穴陷阱缔合的Eu中心。发射的余辉主要与导带中某种电源电子陷阱存在有关。此外,本文还对与应用有关的阴极射线发光性能进行了报导。     

ZnS作为空穴缓冲层的新型有机发光二极管

采用磁控溅射方法在ITO表面沉积了不同厚度的ZnS超薄膜作为有机发光二极管(OLEDs)的缓冲层,使典型结构(ITO/TPD/Alq3/Al)的OLEDs的发光性能得到改善。ZnS缓冲层厚度对器件性能影响的实验结果表明,当ZnS缓冲层厚度为5nm时,器件电流密度提高了近2倍,亮度提高了2倍;当ZnS缓冲层厚度为10nm时,器件发光的电流效率提高18%,器件的性能得到改善。宽禁带的ZnS缓冲层对空穴从阳极到有机功能层的注入有阻碍作用,促进器件载流子平衡,提高了器件发光效率,改善了器件性能。     

新结构电致发光薄膜器件各层的优化

本文比较了以SiO为预热层和以SiO2/Y2O3、SiO2/Ta2O5为复合预热层的新结构器件的发光亮度和传导电流,并拟合出这三种器件热电子能量,得出以SiO为预热层的新结构器件的热电子能量和发光亮度最高,比较了以SiO2和ZnS分别作加速层对发光和传导电荷的影响,得出在提高注入电荷方面,以ZnS做加速层优于SiO2做加速层；在提高热电子能量和发光亮度方面,以SiO2做加速层要好于ZnS做加速层。     

电致发光显示究研动向

继粉末电致发光(注:以下电致发光均略写为EL)显示器件之后,1968年美国贝尔研究所研制出不同发光机理的高亮度薄膜EL器件,引起了广泛的注意。这种器件,是在ZnS中掺进希土类氟化物分子(TbF_3)作为发光中心,亮度达到数百尺朗伯(fL)。接着,美国Sigmatron公司又研制成硫化锌掺锰的三层薄膜EL器件,发光层背面镶有As_2S_3黑色绝缘层,提高了屏的反差。日本霞浦公司于1973年,研制成将ZnS发光层夹在Y_2O_3和Si_3N_4绝缘层间的对称型薄膜EL器件,亮度达1,500fL,