Файл: Верещагин, И. К. Электролюминесценция кристаллов.pdf

нального току, так и от вероятности излучательной рекомбинации в барьере (§ 10). Из (10.2) следует, что

ждествить с величиной яркости фотолюминесценции крис­

приконтактной области кристалла. Кривая яркости В (V), полученная из (20.2), достаточно хорошо следует экспе­ риментально найденной кривой свечения (см. рис. 20.3). Можно сделать, следовательно, заключение, что при по­ лях около 8 - 10s в/см ионизация атомов решетки ZnO происходит действительно по ударному механизму. Как показывают дополнительные оценки, учет других, более

В/I, увеличивается с ростом напряжения, а энергетический ц — B/(IV) проходит через максимум (рис. 20.4). Для образца, к которому относится рис. 20.4, температура кристалла заметно не изменялась, поэтому Р == const. Оценка абсолютного значения r|ft при комнатной темпе­ ратуре приводит к величине 2-10'8 квантов на электрон. С понижением температуры цк растет, так как Р увели­ чивается. Общая форма кривых на рис. 20.4 сходна с формой теоретических кривых, приводившихся на рис.

множителем (М + 2), который изменяется относительно слабо при небольших М.

Так как в случае изоляции кристаллов от электродов происхождение областей концентрации поля остается прежним, основные выводы о механизме ионизации могут

[24] наблюдалось свечение монокристаллов ZnO, распо­ ложенных на плоском электроде и изолированных от него пластинкой слюды. Вторым электродом служила воль-

140

фрамовая проволока, поджимавшаяся непосредственно к кристаллу (при сильном поджиме такой контакт оказы­ вался омическим). При возбуждении переменным напря­ жением свечение наблюдалось по всей длине кристалла вблизи граней, обращенных к изолированному электро­ ду. Хотя напряжение на ячейке, необходимое для по­ явления заметного свечения, достигает 150—200 в, напря­ жение, приложенное к кристаллу, имеет тот же порядок,

Если применяется импульсное напряжение и нагрев кри­

кривые В (F) для изолированных кристаллов, которые при­ ведены на этом рисунке. Кроме того, заметно сходство общей формы кривых на рис. 20.5 с формой кривых В (F) на рис. 12.2, рассчитанных для барьера Шоттки, в котором происходит ударная ионизация.

141

На рис. 20.6 приведена температурная зависимость яркости свечения кристалла, изолированного от одного из электродов. Положение максимума кривой может быть различным для разных кристаллов. При возбужде­ нии тех же кристаллов по методу Лосева в области боль­ ших V проявляется преимущественно температурная зависимость свечения (температура резко возрастает в небольшом интервале напряжений). Пренебрегая неболь­ шим изменением V, можно построить зависимость В (Т)

Ы

Рис. 20.5. Зависимость яркости свечения монокристалла окиси цинка от напряжения при трех температурах. Один полюс синусоидального напряже­ ния подводился к кристаллу, другой — к электроду, отделенному от кристал­ ла пластинкой слюды.

для свечения Лосева. Из рис. 20.6 следует, что эта зави­ симость очень похожа по форме на зависимость В (Т) при эффекте Дестрио. Общая форма такой зависимости также получается теоретически (§ 13). Положение макси­ мума В (Т) зависит от V, Р и величины токов, поэтому здесь возможно только качественное сравнение расчет­ ных и опытных зависимостей.

Таким образом, сходство основных характеристик све­ чения при обоих способах возбуждения ЭЛ в поверхност­ ных слоях монокристаллов окиси цинка позволяет счи­ тать, что основной механизм возбуждения ЭЛ и в том и в другом случае один и тот же. Этот вывод подкрепля­ ется тем, что форма зависимостей В (V) и В (Т) для обоих эффектов согласуется с формой теоретических зависимос­ тей, учитывающих те основные явления, которые на­

142

блюдаются при ЭЛ кристаллов ZnO. Различие схем яв­ лений при эффектах Лосева и Дестрио состоит лишь в том, что в первом случае электроны входят в кристалл

квантовый выход свечения примерно в 105 раз выше, чем

частоты изменения напряжения, для изолированных монокристаллов и слоев поликристаллических образцов оказывается сходным. Это позволит выводы о механизме ЭЛ, относящиеся к монокристаллам, использовать при обсуждении вопроса о механизме возбуждения свечения порошкообразных образцов.

д) Другие случаи люминесценции монокристаллов. Кристаллы, к которым относились описанные выше опы­ ты, были достаточно однородными и световых точек внут­ ри кристаллов не наблюдалось.

Зеленое свечение, исходящее из отдельных областей внутри монокристаллов ZnO с омическими контактами, наблюдалось в работе [421 при средних полях около 104 в/см. К образцам прилагались импульсы напряжения длительностью около 30 мксек, проходящий ток был около 0,5 а. При 70 °К на медленно возрастающую в течение импульса электролюминесценцию налагалось пульсирующее свечение, которое соответствовало колеба­ ниям тока с той же частотой. Глубина модуляции тока

143

и света составляла примерно 30%. Период колебаний (около 1 мксек) был близок к времени, необходимому для прохождения звуковых волн туда и обратно вдоль

контакт имеет несимметричные электрические и люми­ несцентные свойства, свечение появляется при включении контакта как в направлении большего тока (плюс — на закиси меди), так и в запирающем направлении, т. е. контакт проявляет свойства гетероперехода. Спектры свечения при обоих способах включения совпадают со спектром фотолюминесценции ZnO. При обратном вклю­ чении свечение происходит, по-видимому, из-за ударной ионизации в окиси цинка (как в случае контакта ее с ме­ таллом), при прямом — является следствием инжекции дырок из Си20 в ZnO. То, что квантовый выход свечения в зеленой области спектра при прямом включении перехода меньше, чем в обратном, является, вероятно, следствием преобладания рекомбинаций, происходящих в Си20 (ши­ рина запрещенной зоны 2,08 эв).

§21. Электролюминесценция порошкообразной окиси цинка

а) Основные зависимости. Порошок окиси цинка, помещенный между электродами, отделенными от него диэлектрическими прокладками и сам находящийся в диэлектрике, светится в переменном поле со средней на­ пряженностью около 104 в1см. Спектр свечения не зависит от напряжения или частоты и обычно содержит одну зе­ леную полосу с максимумом у 510 нм. Излучение пуль­ сирует со временем.

В целом характеристики свечения порошков не отли­ чаются от характеристик изолированных монокристаллов окиси цинка. Форма частотных зависимостей средней яркости, например, оказывается очень сходной в обоих случаях (рис. 21.1). Эта форма характерна и для других веществ в аналогичных условиях возбуждения. В случае

144