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

делением частиц по диаметрам или к отдельным кристаллам может существенно изменить основные свойства свечения и, в частности, форму зависимости яркости от напряжения. В настоящем разделе приводятся поэтому сведения о за­ висимости В (F), полученные преимущественно из измере­ ний на фракциях люминофоров с примерно одинаковыми размерами зерен.

С другой стороны, существенным моментом схемы про­ цессов при электролюминесценции, описанной в § 28, яв­ ляется учет падения части внешнего напряжения в объеме кристаллов. Изменение размеров кристаллов должно даже при постоянстве свойств материала непосредственно отра­ жаться на распределении напряжения между барьерной и остальной частью кристаллов и, следовательно, приводить к изменению электролюминесцентных свойств частиц. Если установлена связь между размером кристалла d и параметром , то можно, как это следует из дальнейше­ го, рассчитать ожидаемые характеристики свечения для кристаллов разного размера. Данные измерений приводят­ ся поэтому на многих рисунках вместе с теоретическими кривыми.

а) Фракции люминофоров. Свечение фракционирован­ ных люминофоров изучалось несколькими авторами [12, 13, 32]. В работе [12] исходными образцами служили три люминофора с различным цветом свечения: ЭЛ-510 (зеле­ ное), ЭЛ-460 (синее) и ЭЛ-580 (желтое свечение). Распреде­ ление зерен по размерам, которое находилось путем изме­ рения диаметров и подсчета частиц под микроскопом, для всех люминофоров имеет одинаковый характер (рис. 22.1), хотя положение максимума распределения может коле­ баться (d0 = 7 —11 мкм). Порошок люминофора содержит большое число сросшихся кристаллов различного диамет­ ра, поэтому образцы предварительно подвергались дейст­ вию ультразвука, что сильно уменьшало число агломера­ тов. Фракции со сравнительно узким распределением час­ тиц по размерам выделялись затем путем многократного осаждения порошка в воде, спирте или глицерине. На рис. 29.1 приведено распределение частиц по диаметрам у двух из полученных таким путем фракций. Образцы, взвешен­ ные в касторовом масле, помещались затем в разборный конденсатор с электродами из алюминия и проводящего стекла.

Частицы ZnS в жидком диэлектрике под действием электрического поля располагаются в конденсаторе це-

190

почками вдоль линий поля *). Для определения среднего напряжения Fx, приходящегося на один кристалл, необ­ ходимо знать, насколько точно это наблюдение соответст­ вует действительности. Если между частицами имеются разрывы, заполненные диэлектриком, или значительное число частиц не входит в состав цепочек, вид диэлектрика должен влиять на распределение напряжения между час­ тицами и диэлектриком и, следовательно, на величину Ьг,

и,МХМ

входящую в эмпирическую зависимость (23.1) яркости све­ чения от напряжения на конденсаторе. Опыты, проведенные с зеленым люминофором, находящимся в среде с диэлектри­ ческой проницаемостью е = 1 (воздух), 8 = 4 (масло) и е = 8 (смола), дали практически одинаковые значения на­ клонов Ь±во всех случаях, т. е. выстраивание частиц в це­ почки происходит достаточно полно. Следовательно, если расстояние между пластинами конденсатора D, то число частиц в цепочке равно D/d, напряжение на каждом крис­ талле Fx = V d/D, и наклон Ьх для одного кристалла мень­

ше полученного для конденсатора в У Did раз.

б) Зависимость яркости от напряжения. Для фракций всех люминофоров с достаточно узким распределением частиц по размерам форма зависимости В (F) получается почти такой же, как и для одного или нескольких кристал-

*) Мостики из частиц могут образовываться под влиянием по­ перечного (вдоль пластин конденсатора) градиента электрического поля, который появляется из-за местных неоднородностей поля (пластины конденсатора не могут быть идеально плоскими и парал­ лельными).

191

лов, выбранных из того же люминофора (рис. 29.2, 23.2 и 23.4). Отсюда следует, что увеличение числа частиц в кон­ денсаторе само по себе не изменяет условий возбуждения ЭЛ по сравнению со случаем двух контактирующих частиц (§ 23). В координатах In Б и F-0’6 средний наклон кривых увеличивается с уменьшением диаметра частиц, находя­

вместе с ней. На рис. 29.3 опытные данные соответствуют тем частотам, при которых измеренные значения Ь1 близки к вычисленным при Ъ = 10, 20 или 40 в. Изменение часто­ ты сдвигает опытные зависимости Ъг (d) по вертикали. В частности, с повышением частоты до нескольких кгц зна­ чения Ьх для люминофора с зеленым свечением перемеща­ ются к средней теоретической кривой (Ъ = 2 0 в) *).

*) Следует заметить, что как вычисленные, так и опытные за­

висимости In S'от У~''г не являются прямыми, поэтому получаемые из них значения наклонов Ъг являются усредненными (кривые заме-

192

При объединении опытных и расчетных зависимостей на рис. 29.3 предположено, что d — IiR. Это следует как из сравнения формы зависимостей Ъг (d) и Ъг (/x.ff), так и из рассмотрения возможных вариантов влияния d на ток Л и сопротивление R. Прямая пропорциональность d и I yR возможна, например, в простом случае кубических

Рис. 29.3. Влияние размеров частиц d и параметра 1,Я на величину Ь,. Опыт­ ные данные: 1 —люминофор с желтым свечением, частота 5 кец; 2 — образец с синим свечением, 1 кец; 3 — люминофор с зеленым свечением, 500 гц. Расчет­

частиц с ребром d, соприкасающихся гранями. В этом слу­

Та же зависимость получится, если частицы соприка­ саются частями граней, причем площадь соприкосновения пропорциональна d2. При малых площадях соприкоснове­ ния сферических частиц преобладающую роль может иг­

получится прежняя зависимость. Если величина тока, вхо­ дящего в барьеры, не зависит от d (например, потому, что площади точек соприкосновения зерен примерно одинако­ вы) и основной ток идет по узкому каналу в кристалле, то возможен случай = const и R — d, т. е. и здесь I XR —

— d. Этот вариант соответствует также свечению пленок с постепенно увеличивающейся толщиной (§ 27). Хотя

няются прямыми примерно таким же образом, как на рис. 23.2). Появление минимума на кривых 6Х(d) зависит от интервала напря­

жений, которые были использованы при измерениях.

Рост величины Ьх с увеличением размера частиц (пра­ вые ветви кривых на рис. 29.3 и 29.4) связан с ухуд­ шением условий концентрации поля в барьерах, т. е. с увеличением доли напряжения, падающей в объеме кристаллов, и уменьшением VQ. С повышением частоты емкостное сопротивление барьерной области, которое шун­ тирует его омическое сопротивление, уменьшается, что также приводит к спаду V0 и увеличению как Ь, таки Ьх.

194