退火处理对ZnS: Cu,Mn电致发光材料亮度的影响

ZnS系列电致发光已经在低亮度照明、液晶显示、汽车和航空仪表等领域得到广泛的应用.Mn、Cu是ZnS电致发光材料常用的激活剂,Mn²⁺在晶体中形成橙色发光中心,发光中心波长580nm;Cu⁺在晶体中不但形成发光中心,还形成发光所必需的Cu_xS,因此二者对发光亮度有明显的影响.由于ZnS:Cu,Mn橙色发光材料中的Mn掺杂量较大,影响了发光材料的内在结构,在灼烧过程中Mn化合物的其他成分还可能对发光材料的亮度产生了不利的影响,导致发光材料的亮度远低于蓝绿色材料.采用在退火过程中添加适量的Mn、Cu化合物,通过低温扩散的方式,使Mn²⁺均匀进入到ZnS晶格,获得了亮度较高的ZnS:Cu,MnACEL粉末材料.并对制备工艺中Cu、Mn含量、掺杂Mn化合物的形式、退火温度等对发光亮度的影响进行了讨论.实验中发现,在三种Mn化合物中(碳酸锰、乙酸锰、硫酸锰),以乙酸锰掺杂的材料亮度最高.得到Mn(以乙酸锰为添加物)的添加量为2%、Cu的添加量为0.1%、退火温度为700℃时,所制备的材料亮度最高.低温退火时掺杂Mn的材料亮度比常规材料的亮度高出1倍.     

退火处理对ZnS∶Cu,Mn电致发光材料亮度的影响

ZnS系列电致发光已经在低亮度照明、液晶显示、汽车和航空仪表等领域得到广泛的应用。Mn、Cu是ZnS电致发光材料常用的激活剂,Mn2+在晶体中形成橙色发光中心,发光中心波长580 nm;Cu+在晶体中不但形成发光中心,还形成发光所必需的CuxS,因此二者对发光亮度有明显的影响。由于ZnS∶Cu,Mn橙色发光材料中的Mn掺杂量较大,影响了发光材料的内在结构,在灼烧过程中Mn化合物的其他成分还可能对发光材料的亮度产生了不利的影响,导致发光材料的亮度远低于蓝绿色材料。采用在退火过程中添加适量的Mn、Cu化合物,通过低温扩散的方式,使Mn2+均匀进入到ZnS晶格,获得了亮度较高的ZnS∶Cu,Mn ACEL粉末材料。并对制备工艺中Cu、Mn含量、掺杂Mn化合物的形式、退火温度等对发光亮度的影响进行了讨论。实验中发现,在三种Mn化合物中(碳酸锰、乙酸锰、硫酸锰),以乙酸锰掺杂的材料亮度最高。得到Mn(以乙酸锰为添加物)的添加量为2%、Cu的添加量为0.1%、退火温度为700℃时,所制备的材料亮度最高。低温退火时掺杂Mn的材料亮度比常规材料的亮度高出1倍。     

ZnS:Mn,Cu粉末ESR谱和发光特性的分析

本文用电子计算机模拟和拟合的方法分析不同浓度ZnS:Mn,Cu(ZnS:Mn)粉末的电子自旋共振(ESR)谱,从获得的有关Mn²⁺离子中心类型及其分布的信息,说明ZnS:Mn,Cu交流电致发光亮度对浓度的依赖关系(最高亮度对应大约0.7%g/g的Mn浓度),探讨材料制备过程中灼烧温度和冷却方式等条件的影响。     

ESR在ACEL ZnS:Mn,Cu和ZnS:Cu材料研究中的应用

ZnS:Mn,Cu粉末发光材料的ESR谱随Mn2+浓度和制备条件的不同有着明显的变化。根据耦合Mn2+的ESR谱理论分析,计算ESR谱参数及其饱和现象表明,当Mn2+浓度>0.2%,Mn2+开始形成离子团,Mn2+团的形成和Mn2+离子与晶格间耦合随Mn2+浓度的增大而增强是发光浓度猝灭的主要原因,Mn2+浓度约为0.7%具有最高发光亮度。本文还讨论了退火条件对ZnS:Mn,Cu ESR谱的影响以及老化的ZnS:Cu中Cu2+的ESR谱。     

稀土激活的ZnS粉末的直流场致发光

从ZnS:Mn:Cu粉末获得直流场致发光(DCE)现在是完全肯定了,但至少还存在两个问题。其一是能量传给Mn~(++)中心的机构问题,另一个问题是从ZnS系统获得其他颜色还有困难。关于后一个问题,我们曾报导过铒激活的硫化锌的绿色直流发光,亮度达到2呎—朗伯,能量效率为10~(-3)％(2)原文为10~3％——译注)。虽然稀土掺杂的ZnS磷光体在广阔范围的光致发光光谱已有过报导(如Larach(3),(4)所综述),但至今还没有发表过有关粉末     

ZnS:Mn2+,Sm3+中Mn2+、Sm3+中心之间能量传递的分时光谱研究

前一阶段我们比较系统地研究了ZnS:Mn2+,Sm3+材料中Mn2+中心和Sm3+中心之间的能量传递。通过测量ZnS:Mn2+、ZnS:Sm3+和ZnS:Mn2+,Sm3+三种材料的发射光谱、激发光谱、选择激发发光光谱,证实了Mn2+中心和Sm3+中心之间存在偶极—偶极相互作用的无辐射能量传递。为了进一步研究Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用及其物理特点,我们又仔细测量了上述三种不同类型材料的分时光谱,这不仅可以更清楚地了解激发停止后Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用,而且有效地解决了Mn2+中心发射光谱和Sm3+中心某些特征光谱线交叠引起的测量发光衰减的困难。     

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。     

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。     

场致发光ZnS:Mn,Cu,Cl薄膜对直角脉冲激发的响应

用Cu和Mn激活的ZnS,对于直流电场激发是重要的场致发光磷光体。这样磷光体的发射光谱是由于Mn激活所产生,峰值大约在5850A。Mn发光中心的激发,一般认为是没有中心的离化。在激发过程中,Cu激活剂所起的作用还不完全了解。 Thornton最先报道了ZnS:Mn,Cu,Cl蒸发薄膜的场致发光。有些人研究了这     

低温扩散Mn2+制备ZnSⅩⅣMn,Cu电致发光材料

研究了不同Mn的化合物掺杂在不同退火处理条件下对ZnSⅩⅣMn,CuACEL粉末的发光亮度的影响.在低温下扩散Mn²⁺掺杂的方法,有效降低了Mn盐中其它杂质对发光的影响,和直接高温法制备的ZnSⅩⅣMn,CuACEL材料相比,提高了材料的发光亮度.     

The optical properties and energy transition process in nanocomposite of polyvinyl-pyrrolidone polymer and Mn-doped ZnS

This study has been carried out on the optical properties of polyvinyl-pyrrolidone (PVP), the energy transition process in nanocomposite of PVP capped ZnS:Mn nanocrystalline and the influence of the PVP concentration on the optical properties of the PVP capped ZnS:Mn nanocrystalline thin films synthesized by the wet chemical method. The microstructures of the samples were investigated by X-ray diffraction, the atomic absorption spectroscopy, and transmission electron microscopy. The results showed that the prepared samples belonged to the sphalerite structure with the average particle size of about 2–3 nm. The optical properties of samples are studied by measuring absorption, photoluminescence (PL) spectra and time-resolved PL spectra in the wavelength range from 200 to 700 nm at 300 K. From data of the absorption spectra, the absorption edge of PVP polymer was found about of 230 nm. The absorption edge of PVP capped ZnS:Mn nanoparticles shifted from 322 to 305 nm when the PVP concentration increases. The luminescence spectra of PVP showed a blue emission with peak maximum at 394 nm. The luminescence spectra of ZnS:Mn–PVP exhibits a blue emission with peak maximum at 437 nm and an orange–yellow emission of ion Mn²⁺ with peak maximum at 600 nm. While the PVP coating did not affect the microstructure of ZnS:Mn nanomaterial, the PL spectra of the PVP capped ZnS:Mn samples were found to be affected strongly by the PVP concentration.     

激活剂Cu和Mn对ZnS相变和微结构的影响

为了深入研究交流粉末电致发光粉的发光机理,增加对荧光粉激发能量的输入,提高它的发光亮度,研究这种材料的微结构极为必要。但要在原子尺度上研究材料的结构和成分,目前仍十分困难。至今,人们对电致发光机理还没有统一认识,不能不说与此有关。     

同质白色ACEL粉末材料的研究

本文利用在ZnS中同时掺入Cu:Mn=0.25的激活剂,从而制得同质发白光的ACEL粉。其CIE坐标为x=0.343,y=0.385。     

Photophysical and photoluminescence properties of co-activated ZnS:Cu,Mn phosphors

ZnS:Cu,Mn phosphors were prepared by conventional solid state reaction with the aid of NaCl-MgCl₂ flux at 900 °C. The samples were characterized by X-ray powder diffraction, UV-vis absorbance spectra and photoluminescence spectra. All samples possess cubic structure. Cu has a much stronger effect on the absorption property of ZnS than Mn. Incorporation of Mn into ZnS host only slightly enhances the light absorption, while addition of Cu remarkably increases the ability of absorption due to ground state Cu⁺ absorption. The emission spectra of the ZnS:Cu,Mn phosphors consist of three bands centered at about 452, 520 and 580 nm, respectively. Introduction of Mn significantly quenches the green luminescence of ZnS:Cu. The excitation energy absorbed by Cu is efficiently transferred to Mn activators non-radiatively and the Mn luminescence can be sensitized by Cu behaving as a sensitizer (energy donor).     

ZnS:Mn交流电致发光的效率与Mn浓度的关系和浓度猝灭

从实验上确定了交流电致发光薄膜Y2O3-ZnS:Mn-Y2O3的发光效率与Mn浓度的关系:在低浓度下(10-5～10-4g/g),发光效率随Mn浓度线性增加,在10-3g/g附近发光效率达到最大值,当Mn浓度继续增加时,发光效率开始下降.在ZnS:Mn薄膜中存在两种发光中心—单个Mn中心和Mn对,它们的衰减都是指数形式,它们激发态的寿命随Mn浓度增加而减.Mn对发光中心与单个Mn中心之比随Mn浓度增加而增加.从而减少了有效的发光中心数目,这是浓度猝灭的原因之一.发光效率在高Mn浓度时下降的另外原因是由于电隅极子之间共振能量传递引起浓度猝灭.     

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。     

Valency and solubility limit of Cu ions in cubic and hexagonal phases of ZnS:Cu:Mn:Dy(Cl) phosphors

Polycrystalline ZnS:Cu:Mn:Dy (Cl) phosphors with varying concentration of Cu and fixed concentrations of Mn and Dy have been prepared, XRD studies showed that the cubic — hexagonal phase transformation in the phosphors is a sensitive function of Cu concentration so that cubic phase dominates at higher Cu concentrations. It has also been found that Cu enters into the cubic ZnS phase as Cu⁺ while in hexagonal ZnS phase as Cu²⁺ and their solubility limits are around 0.1 wt.% and 0.25 wt.% respectively. Attempt has been made to confirm the existence of Cu⁺ in cubic phase and Cu²⁺ in hexagonal phase from EL emission spectra of the phosphors.     

The influence of the activator concentration on electroluminescence properties of thin layers in a system ZnS: Cu,Mn, Cl

The influence of activators, especially copper, on the electric properties of vacuum-evaporated electroluminescent layers excited by dc voltage is investigated. In the course of the “one step” method of preparation, non-uniform incorporation of the activators occurs. The layers are divided into three groups according to the copper concentration. 1 — “low” (1×10^?3 g Cu/g ZnS) with the emission stimulated at Al^? electrode, 2 — “medium” (5–8×10^?3 g Cu/g ZnS) with the emission at both polarities, 3 — “high” (9×10^?3?5×10^?2 g Cu/g ZnS) with the emission at Al⁺ electrode. Layers in these groups differ not only in their electrical properties and in the existence of the forming process but they have also various distribution of the light-emitting regions. The light emission has been found in the intermediate regions between the microcrystalline grains as well as on the interface between the microcrystalline grain and ZnS phosphor phase. According to structural properties the light emission originates from microcrystalline grains too.     

金属铒和氟化铒掺杂的硫化锌薄膜的交流电致发光(ACEL)特性

本文报导了不同浓度的金属铒和氟化铒掺杂的硫化锌薄膜交流电致发光(ACEL)的特性,并进行了比较。实验结果表明:ZnS:ErF3薄膜ACEL的最佳浓度(5×10-3g/g)低于ZnS:Er3+薄膜ACEL的最佳浓度(1×10-2g/g)。在ZnS薄膜中掺入稀土离子,随着浓度的增加,稀土离子之间发生交叉弛豫,这一过程与稀土离子周围环境有关,这正是ZnS:ErF3和ZnS:Er3+薄膜ACEL具有不同的最佳浓度的主要原因。