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

циональную средней яркости свечения при неизменной частоте повторения импульсов). Зависимость G (г) для случая разнополярных импульсов приводилась на рис. 15.3. Совершенно такой же вид имеют кривые G (t) и для однополярных прямоугольных импульсов [130]. Можно полагать, что изменения G со временем обусловлены преж­ де всего изменением напряжения V0, падающего на барьер­ ной области кристалла и определяющего скорость иони­ зации и яркость свечения. Первоначальный рост G и V0 связан тогда с определенным временем установлеиия сильного ноля в барьерах, а последующий спад — с постепенно нарастающим полем поляризационных зарядов, которое уменьшает внутреннее поле в кристаллах.

Зависимость G (t) может быть получена и другим мето­ дом: путем измерения добавочного свечения, появляюще­ гося в результате действия малого дополнительного им­ пульса напряжения, который накладывается на основной

иперемещается от начала к концу этого импульса. Ис­ пользуя выражение для яркости, можно получить и кривые изменения напряжения на барьерах со временем

[131].Зависимость G (t) оказывается связанной как с формой светового пика при включении напряжения, так

ис частотной зависимостью свечения, возбуждаемого напряжением прямоугольной формы (§ 15).

Вспышка при включении напряжения L x во многих отношениях ведет себя иначе, чем Ьг. Прежде всего L x исходит из прианодных областей кристаллов даже при возбуждении однополярными импульсами (§ 23). Эта вспышка не может быть связана поэтому со свечением, происходящим одновременно с возбуждением, которое протекает в областях кристаллов, обращенных к катоду. Отпадает и возможное предположение об инжекции ды­ рок из анода, так как изоляция кристаллов от электродов сохраняет Ьх. При первом включении напряжения (после длительного перерыва, когда люминофор находится в темноте без поля) вспышки Ьх нет, но она постепенно уве­ личивается от импульса к импульсу. Так как Ьг при этом немного уменьшается (ионизация в пределах импульса падает вследствие увеличивающейся поляризации об­ разца), то разгорание L x связано, очевидно, не с измене­ нием числа электронов, участвующих в ускорении, и об­ щего числа ионизаций за импульс, а с накоплением ды­ рок, ответственных за Ьх. Это накопление происходит параллельно с увеличением поляризации кристаллов»

220

так как ряд опытов указывает на связь L 1 с величиной поляризации люминофора. Так, Уэймут и Биттер [132] показали, что сохраняющаяся после выключения напря­ жения поляризация образца непосредственно связана с величиной L x. Наоборот, в условиях, когда возникшая поляризация успевает ослабнуть к началу следующего импульса, уменьшается и Ьх. Это происходит, например, при увеличении интервалов между импульсами определен­ ной длительности. Величину L x можно уменьшить, если в промежутках между импульсами облучить фосфор инфракрасным светом [133, 134]. При этом первый пик следующего импульса оказывается малым и лишь пос­ тепенно (через несколько импульсов) принимает прежнее значение [133]. Повышение температуры также приводит к более быстрому спаду первой вспышки [89, 135, 136]. Во всех этих случаях внешнее воздействие может приво­ дить к освобождению локализованных носителей и уско­ рению располяризации образцов *). Таким образом, по­ явление L x связано с присутствием поля поляризации. В условиях, допускающих образование этого поля и его сохранение к началу следующего импульса, Ьх всегда присутствует. Учитывая это, можно допустить две воз­ можные причины образования Ьх: либо в промежутке между импульсами происходит новая ионизация у быв­ шего анода, либо под влиянием поля поляризации про­ исходит собирание в тех же областях кристаллов дырок, возникших во время действия напряжения и оставшихся после выключения этого напряжения.

Первый вариант объяснения предполагается в не­ скольких работах [20, 137], но он связан со следующими трудностями. Прежде всего условия ионизации под дей­ ствием поляризационного поля значительно хуже, чем во время импульса внешнего напряжения. Концентра­ ция поля в барьерах, включенных под действием поля поляризации в запирающем направлении, сопровождает­ ся одновременной располяризацией образца. В кристал­ лах будет действовать, таким образом, только средняя напряженность поля поляризации, которая немного уве­ личена в барьерах из-за первоначальной контактной раз­ ности потенциалов. Кроме того, напряжение поляриза­

*) Кроме этой причины, спад L x может быть связан и с осво­ бождением дырок из центров свечения под действием тепла или инфракрасного света и захватом их центрами тушения (§ 32, п. в).

221

ции при обычных длительностях импульсов должно быть ниже внешнего, так как ток поляризации в кристалле с барьером будет определяться преимущественно скоростью ионизации, а эта последняя прекратится после снижения внутреннего поля до значений, когда напряжение на барье­ рах окажется ниже порогового (т. е. ниже примерно АЕ1е). Следовательно, если происходит новая ионизация в промежутке между импульсами, она должна быть сла­ бее ионизации, происходящей в течение импульса на­ пряжения. Между тем светосумма, излучаемая во время вспышки включения {Si), часто больше, чем излучаемая при выключении напряжения (см., например, рис. 32.3). Кроме того, опыты по эмиссии горячих электронов из зе­ рен люминофора с зеленым свечением [58] не показывают заметной эмиссии после выключения напряжения, хотя этого следовало бы ожидать в случае ударной ионизации под действием поля поляризационных зарядов. То же, что механизм возбуждения, приводящий к появлению

и Li, один и тот же, следует из одинаковой зависимости этих вспышек от напряжения [138—140].

Таким образом, более вероятным оказывается второй вариант истолкования L x — отвод под влиянием поля по­

личины созданной импульсом поляризации кристаллов. Практически одинаковые зависимости светосумм и S 2 от амплитуды импульсов и их длительности (см. рис. 32.3) указывают тогда на общий источник возбуждения, про­ являющийся в обеих вспышках. Схема процессов, при­ водящих к образованию Ьг, может быть следующей. После первого включения напряжения возникает только L2, так как дырки сосредоточены еще у катода. Но во время вспышки Ь2 не происходит рекомбинация с электронами всех дырок (это следует из того, что приложение малого неионизующего импульса обратной полярности после основного импульса приводит к сильной вспышке в прикатодной области кристаллов), значительная часть не­ равновесных электронов захватывается локальными уров­ нями в бывшей прианодной области кристаллов и не может вернуться к катоду. Тогда возникшее поле поляризацион­ ных зарядов отводит часть дырок в объем кристалла, при­ водя к их накоплению у границы кристалла, обращенной к электроду, который был анодом. Эти дырки при новом

222

включении напряжения рекомбинируют с электронами, освобождающимися при ионизации у катода. Постепенно от импульса к импульсу устанавливается определенное значение S x, зависящее при периодических импульсах как от длительности импульсов, так и от интервалов между ними.

Относительно слабое влияние длительности импульсов

мало зависит от его длительности (скорость ионизации G — const), а число дырок у анода значительно превосхо­

го величиной G. Как уже отмечалось, слабость изменений условий ионизации у катода следует из опытов по разгоранию ЭЛ, когда L 2 почти постоянно, несмотря на воз­ растающую поляризацию (Ь2 немного уменьшается при разгорании вместе с током через образец [26, 141]). То, что высвечивание светосуммы, запасенной у анода, свя­ зано со скоростью создания электронов в катодной об­ ласти во время ионизации, вытекает из следующих наблю­ дений. Если вновь применить импульс ступенчатой фор­ мы, но с низкой ступенькой перед основным импульсом (рис. 32.4), и постепенно увеличивать амплитуду первой ступеньки, то перевод пика L x к началу импульса возмо­ жен только в том случае, когда первая ступенька способ­ на вести ионизацию [128]. В отличие от случая с пиком выключения (рис. 32.2), быстрый рост пика S x начина-

223

ется не от нулевого напряжения первой ступеньки, а от Vu соответствующего началу заметной в условиях опыта ЭЛ, возбуждаемой первой ступенькой, без основного им­ пульса. Вспышка Sx полностью переходит к началу им­ пульса только тогда, когда высота первой ступеньки ста­ новится равной высоте основного импульса.

Если L x образуется при одновременной ионизации со стороны катода, его форма должна быть связана с изме­ нением скорости ионизации G в пределах импульса [1301. Мгновенная интенсивность свечения (t) пропорцио­ нальна как числу ионизованных центров свечения р (t), так и концентрации электронов п (t) в области, где распо­ ложены эти центры: L x ~ n{t) р (t). При М 1 (боль­ шие напряжения) концентрация электронов у границы кристалла с двумя симметричными барьерами пропор­ циональна току /, причем I G (§ 15), т. е. Ьг ~ Gp. В случае прямоугольных импульсов напряжения до мо­ мента, соответствующего максимуму света, высвечивается незначительная часть общей светосуммы (р zzz const) и форма Ьг (t) вблизи максимума определяется прежде всего интенсивностью ионизации у катода, которая (так же как и соответствующий ток) сначала растет, а затем умень­ шается со временем. Вопрос о соотношении зависимостей Ьг (t) и G (t) уже обсуждался в § 15. Форма этих кривых оказывается почти одинаковой как в случае однополяр­ ных импульсов, так и в случае разнополярных импульсов напряжения, к которому относится рис. 15.3. В других случаях может сильно сказаться и падение р (t). Так, при треугольной форме импульсов, когда ток и G непрерывно растут со временем, появление максимума света связано, очевидно, с быстрым уменьшением р (t) в течение импуль­ са [143].

б) Свечение на переменном напряжении. При черед вании импульсов различной полярности световые пики могут иметь другую интенсивность и происхождение. Если после основного импульса следует дополнитель­ ный противоположный импульс, не способный сам по се­ бе возбуждать ЭЛ, то в момент включения этого импульса

же стороне зерна, что и £ 4(или в той же светящейся точке

224