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

нов зависимости В (V) в случае конденсатора данной толщины и частиц определенного размера. Правые ветви

графиков В (F) (см. рис. 28.2)

исоответствуют случаю 1г =

—const, R ~ d. Общая форма экспериментальных и теоре­

тических зависимостей оказывается сходной. Напряже­ ния, соответствующие данной опытной и теоретической кривой, также довольно близки, особенно для люмино­ фора с желтым свечением.

данных условиях в области сильного поля в кристаллах, не зависит от размера зерен, а сопротивление толщи зерен пропорционально их диаметру. Это соответствует предположению об одинаковых свойствах барьеров в

7* 195

частицах разного размера, находящихся в контакте друг с другом.

Если зерна отделены от соседних, то их яркость умень­ шается в десятки раз (§ 23). Так как при комнатной тем­ пературе и контактирующих частицах свечение соот­ ветствует минимуму кривых Ъг (/ХЯ), то уменьшение токов через кристалл данного размера (R = const) будет

относящейся к «естественным» люминофорам с широким распределением частиц по размерам (как на рис. 22.1).

Если предположить, что люминофор состоит только из трех типов частиц, характеризуемых значениями I tR = = 1, 4 и 8 в (при и = 3 мкм/в это соответствует диа­ метрам 3, 12 и 24 мкм), причем каждый мостик частиц в конденсаторе толщиной, например, 24 мкм образован из кристаллов одного размера, то, учитывая относитель­ ное число частиц каждого типа в порошке, определяемое уравнением (22.1), можно построить зависимость яркости,

мало), так как они находятся под самым высоким напря­ жением. При высоких напряжениях на конденсаторе будет

196

преобладать свечение мелких частиц, поскольку зави­ симость их свечения от напряжения на конденсаторе более крута, а число их больше, чем крупных.

Рис. 29.6 позволяет заметить, что зависимость сум­ марного свечения всех трех фракций от напряжения при­ ближается к прямой в значительно большем интервале напряжений и яркостей, чем свечение кристаллов каждого типа в отдельности. Расположение кривых на рис. 29.6 соответствует тому случаю, когда размер частиц мелкой фракции близок к максимуму распределения. Число более мелких частиц в порошке уже меньше и их влияние на яркость ЭЛ слабее. Если увеличивать число фракций, на которые разбивается люминофор, то еще более мелкие частицы дадут небольшой вклад в свечение при самых высоких V, а более крупные — при наиболее низких V, т. е. интервал спрямления суммарной зависимости В (V) увеличится по сравнению с простым случаем трех фракций.

Таким образом, появление эмпирической зависимости In В ~ У-1/2связано как с ударной ионизацией в барьерах определенного типа, так и с усреднением излучения, идущего от частиц разного размера, число которых ре­ гулируется определенным законом распределения (22.1).

В заключение можно заметить, что учет различного сопротивления и условий ионизации в кристаллах раз­ ного размера позволяет получить и другие характеристики свечения, связанные с размером кристаллов (относящиеся, например, к энергетическому выходу ЭЛ; § 31). При этом достаточно использовать уже найденные из других измерений значения Ъ и и. Сама возможность получе­ ния расчетным путем зависимостей электролюминесцен­ ции от размера кристаллов является естественным след­ ствием исходной модели, учитывающей распределение напряжения между барьерной и объемной областями кристалла.

§30. Влияние температуры на яркость электролюминесценции

а) Форма зависимости яркости от температуры. Тем­ пературная зависимость яркости электролюминесценции сульфида цинка, являющаяся одной из основных харак­ теристик явления, исследовалась в ряде работ [18, 44, 46, 61, 78-97].

197

Как для монокристаллов, так и для порошкообразных образцов кривая В (Т) при постоянном внешнем напря­ жении имеет обычно основной максимум вблизи комнат­ ной температуры. В некоторых случаях наблюдалось два или большее число слабо разделенных максимумов около той же температуры и небольшой дополнительный макси­ мум в области низких температур (около 140 °К). При­ меры зависимости В (Т) для порошкообразных люмино­

Рис. 30.1. Зависимость яркости от температуры для трех фракций люмино­ фора с синим свечением.

кристалла с барьером, в котором происходит ударная ионизация. Теоретические кривые, приведенные в § 13, рассчитаны при параметрах, пригодных для сульфида цинка, поэтому графиками на рис. 13.1 и 13.4 можно пользоваться при истолковании температурной зависи­ мости яркости ZnS-люминофоров [73, 90].

При возбуждении свечения переменным напряжением яркость определяется следующим выражением:

В = с I 0 (F0, Т у М (F0, Т) • N (V0,T)-P (Т). (30.1)

приходящихся на один электрон, прошедший барьерную область; Р — вероятность рекомбинации с излучением. Все величины, входящие в соотношение (30.1), зависят

498

от температуры. Изменения в яркости свечения, вносимые температурой, будут определяться при этом условиями, в которых происходит ионизация, и зависимостью Р (Т), относящейся ко второй половине процесса — рекомби­ нации электронов с дырками, захваченными центрами свечения.

Появление основного максимума на кривых В (Т) можно объяснить следующим образом. По мере увели­ чения Т число электронов, переходящих через барьер в область сильного поля в кристалле и определяющих / 0, экспоненциально увеличивается, что приводит как к увеличению числа ионизаций и яркости, так, одновре­ менно, и к росту напряжения, падающего в толще кри­ сталла *), т. е. к снижению У0 и величин М и N (см. рис. 13.1). Кроме того, обе эти величины даже при по­ стоянном V0 уменьшаются с увеличением температуры. При больших Т и / 0 напряжение на барьере снижается настолько, что ионизация прекращается. В результате при определенной температуре (обычно более высокой, чем комнатная) достигается максимальное значение числа ионизаций в секунду (см. рис. 13.3). Величина Р также падает с ростом Т, поэтому максимум яркости смещен в сторону более низких температур (см. рис. 13.4).

Положение максимумов на теоретических кривых В (Т) зависит от напряжения. С увеличением напряжения пик яркости сдвигается в сторону больших температур. Это согласуется с опытными данными, полученными для фракционированного люминофора (см. рис. 30.1). В этом случае с увеличением среднего размера кристаллов в конденсаторе постоянной толщины напряжение на каждом зерне увеличивается. То же явление (сдвиг максимума яркости с ростом напряжения) было отмечено для не­ разделенного люминофора с зеленым свечением [82].

Следует отметить, что наблюдаемое иногда на обычных

т. е. это явление связано, скорее всего, с наложением нескольких температурных кривых, относящихся к кри­ сталлам разного размера и имеющих максимумы при различных температурах. Другим вариантом объяснения

*) Рост /„ с увеличением Т происходит быстрее, чем уменьше­ ние сопротивления R толщи кристалла, поэтому падение напряже­ ния в объеме I a R M увеличивается с ростом Т несмотря на умень­ шение М (§ 13).

199