场致发光ZnS:Er~(3 )薄膜的激发机理

在掺杂稀土离子的ZnS薄膜中,其发光中心为电场所激发的机理,过去认为可能有以下两种:(1)经由热电子直接碰撞激发;(2)基质晶格的碰撞离化产生了电子空穴对,继而发生从电子空穴对到发光中心的能量谐振迁移。 最近,Krupka证实了在ZnS:Tb~(3 )薄膜中的场致发光是由热电子直接碰撞而发生的。他观测了作为加在ZnS:Tb~(3 ),Ta_2O_5多层结构上的外加电压函数的荧光强度比     

ZnS:TbF3,ErF3,HoF3ACTFEL的亮度与跃迁几率的关系

测量了低浓度下ZnS:TbF3,ErF3和ZnS:TbF3,HoF3交流电致发光薄膜(ACTFEL)中的Tb3+,Er3+,HO3+主要发射峰的相对积分强度,并与Tb3+,Er3+,Ho3+主要发射能级的辐射跃迁几率及高浓度时的发光特性进行了比较,发现稀土氟化物掺杂的ZnS薄膜电致发光(ACTFEL)的最大亮度,不完全取决于稀土离予本身的辐射跃迁几率,而主要取决于稀土离子主要发射能级激发态的运动。本文首次给出了Tb3+离子在ZnS中的强度参数Ω2=3.2×10-19cm2,Ω4=1.6×10-19cm2,Ω6=2.6×10-19cm2,并应用这组Ωλ参数估算了Tb3+离子的交叉弛豫(cross-relaxation)几率。     

ZnS:Ho3+的光谱特性

本工作系统地研究了Ho3+在ZnS中的光谱特性。利用不同激发波长的发射光谱、激发光谱和发光衰减鉴别出29000-14000cm-1范围内的激发谱线和发射谱线所对应的跃迁。共观察到5G5′,5G4,5G5,5G6,3K8,5F2,5F3和5S2八个4f能级的发射和5G6,5G5,3K7,3H6和5G3(3L9)五个4f能级的激发。由发射光强随温度的变化规律,研究了Ho3+的5G5′和5G4,5F3和5S2能级间的多声子弛豫过程以及5G6,3K3,5F2和5F3能级间的热平衡过程。通过近带边激发下的发光行为,提出Ho3+在ZnS中的近带边激发下发光是借助于能量传递过程,不同激发态借助不同的传递途径,而且不同的发光中心也具有不同的传递机制。     

ZnS:Tm薄膜电致发光的激发过程

利用电子束蒸发方法制得ITO-Y2O3-ZnS:Tm3+-Y2O3-Al结构的薄膜可以得到蓝色电致发光.本文首次报导了ZnS:Tm3+薄膜与ZnS:Er3+、ZnS:Tb3+薄膜电致发光的激发过程有所不同.Tm3+离子的激发可以通过某些杂质中心到Tm3+离子的能量传递来实现.     

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.     

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:Cu,Nd, Cl薄膜直流电致发光的激发态寿命和光谱强度

在真空中用共蒸发方法制的直流电致发光薄膜ZnS:Cu,Nd,Cl,实验中测量了它的可见和红外发射。本文研究了Nd3+离子的各个激发态的寿命各个辐射波长的发射强度与温度和外加电压的关系,发现导带中参与电致发光激发过程的热电子能量分布遵从玻尔兹曼函数,热电子平均能量是0.16eV左右,这个值和能量转换效率测量结果相一致。     

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。     

SrS:Ce3+薄膜蓝色交流电致发光及其特性的研究

本文采用了SnO2/Y2O3/ZnS/SrS:Ce3+/ZnS/Y2O3/Al这种多层结构制备了SrS:Ce3+薄膜器件,并得到了较亮的蓝色交流电致发光。在5KHz正弦交流电压的激发下,该器件的最大亮度为100cd/m2左右。讨论了衬底温度与薄膜结晶完整性的关系,认为衬底温度在300—400℃之间有利于获得良好的结晶状态。本文还对SrS:Ce3+薄膜的光谱特性进行了讨论,比较了CeF3和CeCl3分别掺杂时,SrS薄膜的发光特性发现CeCl3掺杂较CeF3掺杂好。同时还看到,SrS:Ce3+薄膜的ACEL亮度和效率较ZnS:Ce3+薄膜要高,认为可能的原因是SrS基质提供了一种适合Ce3+激发的环境。     

ZnS:Mn2+,Sm3+粉末材料中Mn2+和Sm3+之间的能量传递

研究了ZnS粉末材料中Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用.通过测量单独由Mn2+或Sm3+掺杂及Mn2+,Sm3+同时掺杂的ZnS粉末材料的发射光谱、激发光谱、发光衰减以及选择激发发光光谱,证实了Mn2+和Sm3+之间存在偶极子-偶极子相互作用的无辐射能量传递.同时还计算了能量传递几率和传递效率.     

The impact cross section of Er3+ in ZnS

Four kinds of Er³⁺ centers in ZnS:Er³⁺ thin films have been distinguished by means of laser selective excitation. Their impact cross sections in electroluminescence (EL) and absorption cross sections in photoluminescence (PL) have been compared with each other. The average value of the impact cross section of Er³⁺ obtained by comparing the EL intensity of Er³⁺ with that of Mn²⁺ in ZnS:ErF₃, Mn²⁺ thin films is about 2×10⁻¹⁶ cm².     

ZnS:Eu2+的长余辉发光

Eu2+的5d能级在许多晶体中都低于其4f能级的最低激发态(6P7/2),因此发光呈带状光谱,且发射波长随基质变化很大。由于5L→4f是容许跃迁,所以发光的衰减很快,通常在μs数量级,出人意料的是ZnS:Eu的发光尽管也是Eu2+的5d→4f跃迁,但衰减却极慢,达几十分钟的数量级。弛豫曲线的分析表明,这种长的弛豫是电子陷阱造成的。     

Er3+离子浓度对ZnS:ErF3薄膜交流电致发光特性的影响

本文研究了Er³⁺离子浓度对ZnS:ErF₃薄膜交流电致发光(ACEL)特性的影响。I(⁴F_9/2→⁴I_15/2)受Er³⁺离子浓度的影响较大,随Er³⁺离子浓度增高,I(⁴F_9/2→⁴I_15/2)增强,甚至超过I(²H关键词：     

CdxZn1-xS:SmF3的红色薄膜电致发光

本文首次报道了用CdxZn1-xS替代ZnS作为基质,改进SmF3的TFEL的实验;通过适当地在基质中掺杂CdS,在一定程度上提高了SmF3的TFEL发光亮度;分析了CdxZn1-xS基质中Cd含量对SmF3的TFEL的影响,探讨了发光亮度提高的原因.     

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。     

利用原子层外延方法制备的ZnS:Er3+薄膜的交流电致发光特性

采用原子层外延方法(ALE)制备了ZnS:Er3+交流电致发光(ACEL)薄膜,得到了明亮的绿色EL。发现了随Er3+离子浓度增加,对应于4F9/2→4I15/2跃迁的谱线强度增加甚至超过2H11/2→4I15/2跃迁的谱线强度。通过对EL衰减的分析,发现了绿红比随外加电压的变化关系以及EL光谱与温度的关系。在Er3+离子浓度较高时,Er3+离子之间发生明显的能量传递。提出了Er3+离子间的交叉驰豫模型并计算了交叉弛豫速率,同拟合衰减曲线得到的值相比,两者符合得较好。     

The effect of argon gas pressure on structural,morphological and photoluminescence properties of pulsed laser deposited KY<Subscript>3</Subscript>F<Subscript>10</Subscript>:Ho<Superscript>3+</Superscript> thin films

KY₃F₁₀:Ho³⁺ thin films were deposited by a pulsed laser deposition technique with Nd–YAG laser radiation (λ = 266 nm) on (100) silicon substrate. The XRD and FE-SEM results show improved crystalline structure for the film deposited at a pressure of 1 Torr. The AFM results show that the RMS roughness of the films increases with rise in argon gas pressure. The EDS elemental mapping shows Y-excess for all the films deposited under all pressures, and this is attributed to its higher mass and low volatility as compared to K and F. XPS analysis further confirmed Y-excess in the deposited films. Green PL emission at 540 nm was investigated at three main excitation wavelengths, namely 362, 416 and 454 nm. The PL emission peaks increase with rise in background argon gas pressure for all excitation wavelengths. The highest PL intensity occurred at excitation of 454 nm for all the thin films. In addition, faint red (near infrared) emission was observed at 750 nm for all the excitations. The green emission at 540 nm is ascribed to the ⁵F₄–⁵I₈ and ⁵S₂–⁵I₈ transitions, and the faint red emission at 750 nm is due to the ⁵F₄–⁵I₇ and ⁵S₂–⁵I₇ transitions of Ho³⁺.     

Mn2+和RE3+在ZnS和ZnSe中的Auger猝灭

在改变MS结势垒区宽度的同时,我们测量了在ZnSe:Mn2+晶体、ZnS:Er3+和ZnS:Sm3+薄膜中的Mn2+、RE3+特征谱的电致发光衰减.测量了高阻和低阻ZnS:Mn2+在变化温度(77K—500K)时,Mn2+发光强度的改变.认为在室温以下,Mn2+和RE3+在低阻ZnS和ZnSe中的辐射跃迁均受到Auger猝灭的影响.