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

На рис. 32.15 экспериментальные зависимости фт от частоты для двух люминофоров с зеленым свечением также приводятся вместе с вычисленными по (32.10) и

помощью уравнения (32.10) мож­ но получить кривую фт (Т), ко­ торая вычерчена на том же рисунке. Минимумы или

максимумы опытных зависимостей фт (Т) у разных об­ разцов приходятся на различные температуры. На

*) При этом предполагалось, что почти все наблюдаемое туше­ ние фотолюминесценции (85%) происходит в тех же барьерах, в ко­ торых при электровозбуждении идет ионизация и освобождение дырок из центров свечения полем.

240

шому интервалу температур, то может наблюдаться толь­ ко рост фт с увеличением Г [157] либо только спад [80].

19Ра

Если спектр свечения образцов содержит две полосы, то углы срт и напряжения Vm для каждой полосы будут отличаться, так как число дырок на центрах свечения двух типов окажется различным к моменту начала рекомбина­ ции. Облучение люминофоров инфракрасным светом в промежутках между импульсами напряжения равноцен­ но повышению температуры (уменьшение pt и Р) и также приводит к уменьшению Vm [134].

Vm,B ?т,град

Рис. 32.18. Влияние температуры на положение основного пика волн яркости. V m — критическое напряжение, соответствующее максимуму света при тра­

пециевидном переменном напряжении [157J, <рт — фазовый угол при синусои­ дальном напряжении (люминофор ЭЛ-510, 500 гц).

Таким образом, достаточно широкий круг опытных данных согласуется с использованными в этом параграфе представлениями об условиях образования главных свето­ вых пиков волн яркости (учитываются как первоначаль­ ные изменения числа дырок на центрах свечения до начала рекомбинации, так и во время рекомбинации с электронами, ток которых контролируется иониза­ ционным процессом, идущим на противоположной сто­

242

§ 33. Свечение при одновременном действии поля и света

В настоящем параграфе кратко излагаются сведе­ ния о свойствах свечения, возникающего при освещении люминофоров и одновременном воздействии на них элек­ трического поля. В этих условиях яркость свечения обычно не равна сумме яркостей, получающихся при раздельном действии света или поля.

Иногда свечение называют фотоэлектролюминесцен­ цией, если наблюдается влияние освещения на ЭЛ, и электрофотолюминесценцией, если слабое электрическое поле только изменяет яркость фотолюминесценции (ФЛ). В общем случае, однако, оба явления присутствуют одновременно, при одних и тех же напряжениях, поэто­ му в дальнейшем эти явления нами обозначаются одним тер­ мином «фотоэлектролюминес­ ценция» (ФЭЛ). Явления, смежные с ЭЛ, интересны не только сами по себе, но и с точки зрения расширения сведений об условиях дейст­ вия поля в кристаллах, так как они проявляются как при больших напряжениях, при которых уже наблюдается ЭЛ, так и при малых напря­ жениях, недостаточных для возбуждения ЭЛ.

Помимо света из области собственного или примесно­

го поглощения, вторым возбуждающим агентом могут служить также а-, у-, рентгеновские или катодные лучи.

а) Основные явления. Если Яфэл —яркость свечения при одновременном действии поля и света, а Ва>л и Вэл — яркость при возбуждении люминофора только светом и только полем, то добавочное свечение при двойном воз­

В общем случае АВ может быть как положительным, так и отрицательным, т. е. может наблюдаться ослабле-

9* 243

тто свечения или его усиление (рис. 33.1). При малых полях, при которых еще нет заметной ЭЛ наблюдается только тушение фотолюминесценции, а при более высо­ ких — преобладает усиление свечения, хотя тушение присутствует и при этих напряжениях. Таким образом, при достаточно больших полях общее изменение яркости АВ может состоять из двух частей, одна из которых свя­ зана с изменением ФЛ в электрическом поле, а другая — с изменением ЭЛ при освещении:

высоких V преобладает А7?эл, которое в зависимости от типа образца и условий опытов может быть как поло­ жительным, так и отрицательным. В результате суммар­ ное АВ также может иметь различные знаки. Все это

Свойства ФЭЛ изучались как на электро-, так и фото­ люминофорах различного состава и вида (порошки, моно­ кристаллы, пленки). После первоначальных наблюдений Дешене [165] и Дестрио [166] (тушение люминесценции полем), Дестрио [167], Кузано [168] и Торнтона [169] (усиление свечения в поле) изучению свойств ФЭЛ были посвящены работы многих авторов [170—194]. В частности, кривые Вф э л (F), сходные по форме с приведенными на рис. 33.1, были получены для пленок ZnS — Мп [182].

При включении или выключении поля наблюдаются различного рода переходные явления. Так, если люмино­ фор в обычной ячейке возбуждается ультрафиолетовым светом, то включение небольшого переменного напря­ жения приводит сначала к вспышке (эффект Гуддена и Поля [195—198]), затем к временному значительному тушению и, далее, к постепенному уменьшению тушения до стационарного уровня. Выключение напряжения вновь может сопровождаться вспышкой с последующим отно­ сительно медленным восстановлением первоначальной яр­ кости ФЛ. В ряде работ эти явления, связанные с за­ хватом электронов и дырок ловушками, изучались вместе с явлениями, относящимися к стационарному свечению. Подробные сведения о различных кратковременных про­ цессах, о волнах яркости при ФЭЛ, а также о явлениях при возбуждении люминофоров рентгеновскими, катод­

244

ными или а-лучами, можно найти в обзорах [181, 186, 187] и книгах [123, 126, 127].

В дальнейшем рассматриваются основные свойства установившегося свечения при двойном возбуждении люминофоров переменным полем и ультрафиолетовым светом (365 нм), причем имеется в виду средняя по вре­ мени яркость свечения. Данные о тушении и усилении свечения относятся к одним и тем же порошкообразным электролюминофорам, что позволяет сопоставить свойства трех явлений, связанных с действием поля и облегчает рассмотрение вопроса о происхождении этих явлений.

б) Тушение фотолюминесценции полем. В работах [189—192] исследовано тушение фотолюминесценции об­ разцов ZnS — Си с зеленым свечением (ЭЛ-510 и ФК-106). Слои порошкообразных люминофоров толщиной 30— 50 мкм находились во время измерений в вакууме. Об­ щий вид зависимости В фэл от напряжения V был одина­ ковым как для электро-, так и фотолюминофора, хотя для последнего значения V, при которых появлялась замет­ ная ЭЛ, увеличивались примерно в 10 раз. В минимуме кривой 7?фэл на рис. 33.1 ДВфл составляет обычно несколько процентов от величины Вфд.

Зависимость абсолютной величины тушения ДВфд от напряжения V приведена на рис. 33.2. В области малых С и в области более высоких V, в которой наблюдается одновременно небольшая ЭЛ и гашение фотолюминесцен­ ции, величины ДВфл и Вэл подчиняются одной и той же эм­

чем в случае ЭЛ. Кроме того, частотные зависимости этого параметра также сходны в обоих случаях. Это позволяет предположить, что основные механизмы действия поля при тушении ФЛ и возбуждении ЭЛ одинаковы. Так как ЭЛ в этих образцах возбуждается ускоренными носителями тока, то и тушение может быть связано с тем же ос­ новным процессом. Малая величина Ьк отражает тогда пере­ ход электронов через меньший энергетический интервал.

ку ЭЛ возбуждается в малых областях кристаллов, соот­ ветствующих энергетическим барьерам, то и тушение ФЛ происходит, очевидно, преимущественно в тех же областях кристаллов. Исходя из предыдущего и допуская наиболее простую схему внешнего тушения ФЛ, можно принять

245