ZnS:Mn、Cu粉末直流电致发光器件直流和交流电致发光一致性的研究

本文研究了粉末直流电致发光(DCEL)器件在直流(DC)和交流(AC)电压下光电特性的关联和区别及其物理机制.实验发现,在DC和AC条件下DCEL器件的阻抗特性之间没有任何有规律的关联,而AC条件下的激发电流IA和亮度BA以及DC条件下的亮度BD和发光效率ηD四个参量之间则表现出某种程度的一致性,但AC条件下的发光效率ηA与上述四个参量之间却表现出某种相反和相对立的关系.DCEL器件的光电特性具有强烈非线性和对电压方向的非对称性.正半周(或DC条件下)DCEL器件是在高电场和低电流激发下的发光.对发光起主要作用的是电场强度.在负半周时则是低电场和大电流激发下的发光.对发光起主要作用的是激发电流而不是电场强度.在AC条件下依材料、工艺、形成条件和工作电压的不同,DCEL器件可能更多地显示出正半周,负半周或两半周综合的光电特性.上述观点可以解释本文的实验结果.     

ZnS:Mn,Cu粉末直流电致发光(DCEL)器件在交流(AC)电压下的频率特性

本文研究了DCEL器件在AC条件下,亮度、效率、有功电流、无功电流及损耗角正切与频率的关系.指出了发光区有效电场强度、发光区的宽度及电压分配系数等都是与频率有关的物理量.证明了有功电流和损耗角正切随频率的变化可分为两个区,在低于1kHz的低频区,有功电流和介质损耗分别以漏导电流和漏导损耗为主,可称为漏导电流区.在大于1kHz的高频区,有功电流中与各种松弛极化形式有关的吸收电流占主导且随频率增加较快.与其相关的,和各种极化有关的介质损耗急剧增加并超过漏导损耗而成为损耗的的主要成分,从而导致发光效率下降.这一区域可称为吸收电流区.     

ZnS:Mn,Cu粉末p-V-n结直流电致发光

对ZnS:Mn,Cu粉末DCEL屏的形成过程及光电特性作了研究.观测到经形成的EL屏具有整流特性及相位开关效应,发光局限于阳极附近,EL屏具有光生伏特效应.随着形成电压的提高与形成时间的延续,EL屏的电容量由大变小,局部发光区(结区)也从阳极附近向体内迁移.上述实验结果表明:经形成EL屏的阳极附近存在势垒-CuxS-ZnS:Mn,Cu异质结.文中采用p-v-n结模型分析发光屏的导电机构及激发机制,指出发光区的迁移是EL屏退化的重要因素之一.采用正弦电压(频率20Hz—20kHz)激励,观测EL屏的形成过程.初步认为,EL屏的形成与老化过程主要由热引起.因此,制备具有高度热稳定性的包铜ZnS粉末屏是十分重要的.     

交流粉末电致发光体的老化研究

本文通过离子探针实验首次证实了电致发光老化过程中铜离子由晶格最深部向颗粒表面迁移的事实.这结论与正电子湮灭寿命谱,顺磁共振实验所得结论是相互支持的.实验结果还表明,经过退火和淬火的材料,铜在颗粒中分布发生了变化,析出的铜聚集在颗粒表面上.形成了高场所必需的硫化锌-硫化铜结,增加了势叠高度和场分布的不均匀性,减缓老化过程中铜离子由晶格内部向表面的迁移,因而改善了电致发光老化. 改进后的材料,在5kHz,200V激发下,发光屏初始亮度为450cd/m2,老化4000小时后,亮度为125.5cd/m2.若改用喷屏法制屏,增大介质的介电常数,发光屏初始亮度最大值可达766cd/m22.     

粉末厚膜(交)直流电致发光(DCEL)平板显示器

我国是继英国之后世界上第二个独立自主研究并全面掌握DCEL技术的国家，其基本技术已赶上英国，达到世界先进水平，近年来，我国在DCEL核心关键技术－－包铜和形成工艺方面又开发出独特的新工艺，使生产效率和DCEL显示器最大单元发不面积均提高十至几十倍，彻底克服了对产业化的严重制约，处于世界领先水平。我国首先发现并深入研究了DCEL器件的ACEL特性，其ACEL发光亮度在市电工作条件下比传统ACEL器件提高十倍以上。深入地研究了DCEL形成过程的物理图像和机制。亮度衰减特性；发光区的成因及其随机性；DCEL器件在交流（AC）电压下的光电特性等。1985年完成世界上首台计算机控制大面积（1m^2）镶嵌式DCEL终端显示器，并成功用于全国人大常委会会务信息显示；同年还完成我国首台高分辨率便携式固体平板化DCEL微机终端显示器，利用DCEL器件的ACEL特性还成功开发出多种非矩阵DCEL显示器。     

ZnS:Mn,Cu粉末的直流电致发光(DCEL)

本文综述了本实验室对粉末DCEL材料的研究结果,文中叙述了直流发光材料和器件方面的研究进展,其中包括材料的制备方法,包铜工艺、ZnS原料,介质的选择原则,形成过程及DCEL机理等。     

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。     

ZnS:Mn.Cu粉末直流电致发光(DCEL)屏的光电导特性

本文首次研究了DCEL屏的光电导特性,结果表明,Zn:Mn.Cu粉末DCEL屏的光电导特性主要是由于DCEL屏形成过程中,因Cu⁺离子迁移而在发光区(或乏铜区)的ZnS颗粒表面形成的表面电子陷阱能级被激发所致。     

ZnS:Mn,Cu粉末DCEL器件表面态能级的研究

本文首次利用热激电流(TSC)法测量到两个出现于ZnS颗粒表面的陷阱能级(ΔEt1=0.64eV,ΔEt2=0.89eV),而且随着DCEL屏形成程度的提高(形成电压升高,形成时间延长),其表面陷阱的浓度将随之增大。我们认为,产生表面能级ΔEt1和ΔEt2的原因可能是由于形成过程中,Cu+离子从ZnS颗粒表面迁移走后颗粒表面又吸附了不同的氧离子(O-和O2-)所致。     

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.     

用EPR谱研究ZnS:Mn、Cu的Mn2+团形成和它对发光特性的影响

Mn2+浓度C(0.5%,0.6%)相同,而煅烧温度不同的DCEL ZnS:Mn、Cu粉未样品的EPR谱是不同的.用微机模拟EPR谱,计算出Mn2+团所占Mn2+的比例Cc/C.煅烧温度低于950℃时,Mn2+团比例随锻烧温度升高而减少,煅烧温度高于950℃时,六角晶相比例和Mn2+团比例同时随锻烧温度的升高而增加.分析表明,六角晶相有利于Mn2+间的间接电子自旋交换作用,在相同的掺Mn、Cu浓度条件下,对比立方晶相,它将使更多的Mn2+形成团,使材料的发光亮度降低.文中还讨论了锻烧DCEL ZnS:Mn、Cu材料的最佳温度问题.     

ZnS:Mn DCEL器件发光机理及老化特性的研究

本文在以前实验工作和理论研究的基础上,首次提出了一种新的直流电致发光机理的物理模型——表面空间电荷层模型。此模型完满地解释了器件的有关特性和实验曲线,并且提出了进一步改善DCEL器件性能的方法。     

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.