Файл: Прикладная электролюминесценция..pdf

Заряды, локализовавшиеся па уровнях примесей во время воз­ буждения, постепенно освобождаются под влиянием тепловых коле­ баний (переходы 3 и 3') *, некоторые из них встречаются с зарядами противоположного знака и воссоединяются с ними — рекомбинируют (переходы 4 и 4'), а остальные опять захватываются ловушками.

в начале послесвечения яркость спадает быстро, а затем все мед­ леннее и медленнее. Такую кривую невозможно охарактеризовать только величиной постоянной времени т. Поэтому надо очень осто­ рожно относиться к утверждениям, что люминесценция данного кристаллофосфора имеет данное т. Обычно это просто значит, что на некотором участке кривую затухания можно аппроксимировать экс­ понентой с этим т. Чтобы это утверждение приобрело смысл, необ­ ходимо выяснить, о каком интервале времени (или яркости) идет речь. Нередко хорошо выраженный экспоненциальный участок бы­

9

При. ОПИсаиМоМ йЫшё Механизме люмйнесцёйцйй прйчйна такого Замедления затухания заключается в следующем. Скорость реком­ бинации (т. е. число актов рекомбинации, происходящее в единицу времени) пропорциональна произведению концентраций рекомби­ нирующих «партнеров», например, локализованных дырок и сво­ бодных электронов (или свободных дырок и локализованных элек­ тронов). В результате рекомбинации происходит уменьшение кон­ центрации разделенных зарядов, по мере которого им становится все труднее «найти» друг друга, и поэтому они все большее число раз задерживаются на ловушках, прежде чем им удается реком­ бинировать.

В некоторых случаях, однако, экспоненциальный ход затухания наблюдается практически па всем протяжении послесвечения, т. е. при .изменении яркости на несколько порядков *. При рекомбина­ ционном механизме свечения это может происходить, если концент­ рация локализованных зарядов во время всего процесса почти не изменяется. Например, в полупроводнике, имеющем центры реком­ бинации (например, акцепторы) в количестве, в несколько раз боль­ шем, чем количество ловушек (доноров), большая часть центров рекомбинации будет занята дырками даже без всякого, возбуж­ дения. Поэтому во время возбуждения концентрация локализован­ ных дырок не может сильно измениться. Это. значит, что вероятность рекомбинации свободных электронов с локализованными дырками почти не будет изменяться в ходе послесвечения, а следовательно, не будет и замедления затухания, которое происходило в случае гиперболического затухания.

Иногда возможен также несколько иной механизм люминес­ ценции, но приводящий к качественно таким же результатам, как в первом из рассмотренных нами случаев. Дело в том, что даже когда электроны и дырки локализованы на примесях, они могут рекомбинировать друг с другом, минуя зону проводимости. Такой процесс называется межпримесной рекомбинацией. -При этом элек­ трон совершает так называемый туннельный переход от донора к акцептору (уровень акцептора обычно расположен ниже уровня донора). Этот переход может сопровождаться испусканием света. Вероятность перехода быстро убывает с ростом расстояния между донором и акцептором. Поэтому после прекращения возбуждения рекомбинация происходит сначала в «ближних» парах (т. е. в та­ ких, в которых донор и акцептор расположены близко друг к дру­ гу), а потом во все более дальних. Затухание свечения происходит при этом также по неэкспоненциальному закону, близкому к опи­ санному выше.

На далеких стадиях послесвечения, однако, обязательно насту­

в случае экспоненциального. Однако в рекомбинации всегда участ­ вуют два партнера. Поэтому утверждение, что в каком-то случае она мономолекулярна, только запутывает дело. Кроме того, би­ молекулярной и мономолекулярной рекомбинацией отнюдь не исчер­ пываются все возможные случаи кинетики рекомбинации. Это —.все­ го лишь идеализированные крайние случаи. Все это показывает, что данные термины крайне неудачны. Поэтому мы ими пользоваться не будем, хотя они довольно широко распространены в литезатуре.

10

в частности к нелинейности многих свойств электролюминесцирующих кристаллов. Так, яркость электролю­ минесценции нередко зависит от напряжения экспонен­ циально, тогда как, например, яркость катодолюминесценции приблизительно пропорциональна напряжению**.

Нелинейны также электрические свойства электролюминесцирующих кристаллов. Это приходится учитывать при построении электрических цепей, в которых участ­ вуют злектролюминесцентные элементы. Электрические свойства кристаллов определяются концентрацией всех свободных носителей заряда, независимо от того, участ­ вуют они в электролюминесценции или нет. Поэтому при рассмотрении механизма электролюминесценции прихо­ дится учитывать не только процессы, приводящие к воз­ буждению или ионизации центров люминесценции, но и другие процессы, связанные с поглощением энергии и созданием в кристалле свободных носителей заряда.

Различают два вида электролюминесценции — инжекционную, возникающую, в частности, на р—п переходе, включенном в прямом направлении, и предпробойную, возникающую в сильных полях, близких к тем, при ко­ торых образуется электрический пробой***. Предпробойная электролюминесценция наблюдается, в частности, в порошкообразных цинксульфидных электролюминофо­ рах, погруженных в диэлектрик и помещенных между обкладками конденсатора в сильное переменное элек­ трическое поле. В настоящее время этот вид электро­ люминесценции применяется наиболее широко в элею тролюминесцентных устройствах. Поэтому мы и начнещ рассмотрение с него.

* Поле влияет, конечно, и на все последующие процессы, однако сущность их от этого не меняется, ■

■ ** Конечно, эта пропорциональность соблюдается не всегда, но зависимость более резкая, чем квадратичная, встречается очень ред-

ной степени условны, так как все многообразные процессы, происхо­ дящие во время электролюминесценции кристаллов, ^нельзя свести только к инжекций и пробою. Последние суть только наиболее ха­ рактерные частные случаи,

12