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Verfahren zur Herstellung von Elektroleuchtstoffen Nicht alle Stoffe,
die Photoluminescenz oder Kathodoluminescenz aufweisen, können von einem elektrischen
Wechselfeld angeregt werden. Dennoch sind verschiedene Vorschläge zur Herstellung
von Elektroleuchtstoffen gemacht worden, bei denen man in der bei der Herstellung
von Photo- oder Kathodenleuchtstoffen üblichen Weise verfährt. Im allgemeinen hat
man Sulfide von Zink benutzt, denen gegebenenfalls Zinkoxyd beigemengt war und denen,
wie bei Photo- oder Kathodenleuchtstoffen üblich, bestimmte Aktivatoren zugesetzt
wurden.
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Es hat sich gezeigt, daß durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung
ein sehr stark elektroluminescierender Stoff erhalten werden kann.
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Bei einem Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung eines Elektroleuchtstoffes
wird auf einer Temperatur zwischen 800 und 1200°C in einer sulfurierenden Atmosphäre
ein Gemisch erhitzt von mindestens einem Element oder einer Verbindung dieses Elementes
aus jeder der Gruppen: 1. Schwefel und Selen, 2. Zink und Kadmium, 3. Kupfer und
Gold, 4. Aluminium, Scandium, Gallium, Indium, Antimon, Phosphor, Arsen, Cerium,
Samarium und Praseodym, und zwar so, daß im Reaktionsprodukt die Verhältnisse der
Mengen an diesen Elementen derart sind, daß die Anzahl Atome der Elemente der I.
Gruppe der Anzahl Atome der Elemente der II. Gruppe entspricht, der Quotient der
Anzahl Atome der Elemente der III. Gruppe und der Anzahl Atome der Elemente der
IV. Gruppe größer als 1 ist und der Quotient der Anzahl Atome der Elemente der II.
Gruppe und der Anzahl Atome der Elemente der III. Gruppe zwischen 2 - 104 und 102
liegt.
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Die Tatsache, daß ein mittels eines Verfahrens nach der Erfindung
hergestellter Stoff eine große Elektroleuchtfähigkeit hat, läßt sich nicht völlig
erklären. Auf jeden Fall ist es für die Erzielung eines solchen Leuchtstoffes wesentlich,
daß das Verhältnis der Elemente der Gruppen III und IV größer als 1 : 1 gewählt
wird, wobei zu bemerken ist, daß schon ein geringes Übermaß eines der Elemente der
Gruppe III sich als ausreichend erweist.
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Die Elektroluminescenz eines wie oben erwähnt hergestellten Materials
kann noch dadurch gesteigert werden daß auf einer zwischen 500 und 800°C liegenden
Temperatur nacherhitzt wird. Auch eine langsame Abkühlung von der Herstellungstemperatur
ab ergibt eine Steigerung der Elektroluminescenz.
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Die sulfurierende Atmosphäre kann z. B. aus Schwefelwasserstoff oder
aus einem Gemisch von Schwefelkohlenstoff und Stickstoff bestehen. Die letztgenannte
Atmosphäre liefert gute Ergebnisse namentlich bei selenhaltigen Verbindungen.
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Die Farbe des vom Elektroleuchtstoff ausgesandten Lichtes ist von
den im Stoff befindlichen Elementen der Gruppen III und IV abhängig.
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Es sei noch bemerkt, daß ein Teil, aber nicht mehr als 10 °/a, der
Elemente der II. Gruppe durch Mangan ersetzt werden kann.
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Man kann einen unter Zuhilfenahme eines Verfahrens nach der Erfindung
hergestellten Stoff zum Aufbauen eines Elektroluminescenzelementes verwenden. Die
Teilchen des Elektroluminescenzstoffes können dabei einem Mittel, z. B. einem Mineralöl
oder einem Kunstharz, einverleibt werden.
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Die Erfindung sei an Hand folgender Beispiele, in denen einige Herstellungsgänge
beschrieben sind, näher erläutert.
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Beispiel I 100 g Zn S werden benetzt mit 10 ccm einer 0,08molaren
wäßrigen Lösung von Al (N 0,) , und mit 10 ccm einer 0,08molaren wäßrigen
Lösung von Cu SO,. Nach Mischen und Trocknen. bei einer Temperatur von 150°C
wird gemahlen. Anschließend wird das Mahlprodukt 1 Stunde auf einer Temperatur von
1150°C in einer H, S Atmosphäre erhitzt. Der erhaltene Elektroleuchtstoff
kann nötigenfalls noch gemahlen und gesiebt werden und ist dann gebrauchsfertig.
Er hat eine grüne Elektroluminescenz.
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Beispiel II Man benetzt ein Gemisch von 80 g ZnS und 20 g CdS mit
5 ccm einer 0,1molaren Lösung von Cu SO, in Wasser
und 1
ccm einer wäßrigen 0,lmolaren Lösung von Al (N03)3 unter kräftigem Umrühren. Nachdem
bei einer Temperatur von 100°C getrocknet worden ist, wird der trockne Stoff gemahlen.
Anschließend wird das Mahlprodukt 1 Stunde bei einer Temperatur von 1000°C in einer
H,S-Atmosphäre erhitzt. Der erhaltene Elektroleuchtstoff hat eine gelbe Elektroluminescenz.
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Beispiel III Man benetzt 10O g ZnS mit 5 ccm einer lmolaren wäßrigen
Lösung von Mn(N03)2 und mit 8 ccm einer 0,lmolaren wäßrigen Lösung von Al (N03)3
und außerdem mit 10 ccm einer 0,lmolaren wäßrigen Lösung von CuS 0,
unter
energischem Rühren. Nachdem bei einer Temperatur von 100°C getrocknet worden ist,
wird der Stoff gemahlen. Das Mahlprodukt wird anschließend 1 Stunde bei einer Temperatur
von 1000°C in einer Atmosphäre von H2S erhitzt. Der erhaltene Elektroleuchtstoff
kann noch dadurch verbessert werden, daß einige Minuten in Luft bei einer Temperatur
von 600°C nacherhitzt wird. Die Elektroluminescenz ist gelb. Beispiel IV Ein Gemisch
von 100 g- ZnS und 0,10 g Sb203 wird benetzt mit 10 ccm einer 0,1molaren wäßrigen
Lösung von CuSO4. Nachdem gemischt und getrocknet worden ist, wird gemahlen. Anschließend
wird das Mahlprodukt 1 Stunde in einer H2S-Atmosphäre bei einer Temperatur von 1150°C
erhitzt. Der erhaltene Elektroleuchtstoff liefert eine blaue Strahlung.
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Beispiel V Ein Gemisch von 20 g ZnS und 80 g ZnSe wird mit 10 ccm
einer 0,lmolaren wäßrigen Lösung von CuS04 und mit 8 ccm einer 0,1molaren wäßrigen
Lösung von AI(NOJ3 benetzt; anschließend wird kräftig umgerührt. Nachdem bei einer
Temperatur von 100°C getrocknet worden ist, wird der Stoff gemahlen. Das Mahlprodukt
wird anschließend 1 Stunde bei einer Temperatur von 950°C in einem Strom von CS2
und N2 erhitzt. Dann wird das erhaltene Produkt noch einige Minuten bei einer Temperatur
von 600°C in Wasserstoff nacherhitzt. Der Stoff hat eine rote Elektroluminescenz.
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Beispiel VI 100 g ZnS werden benetzt mit 10 ccm einer 0,1molaren wäßrigen
Lösung von AuCl, und mit 8 ccm einer 0,1molaren wäßrigen Lösung von AI(N03)3. Nachdem
gemischt und getrocknet worden ist, wird der erhaltene Stoff gemahlen. Dieses Mahlprodukt
wird anschließend 1 Stunde in einer H2S-Atmosphäre bei einer Temperatur von 1150°C
erhitzt. Der erhaltene Elektroleuchtstoff emittiert eine gelbgrüne Strahlung.
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Beispiel VII Ein Gemisch von 100'g ZnS und 2 g AS20g wird mit 1 ccm
einer 0,1molaren wäßrigen Lösung von CuSO4 benetzt. Nachdem gemischt und bei einer
Temperatur von 100°C getrocknet worden ist, wird gemahlen. Anschließend wird das
Mahlprodukt bei einer Temperatur von 1100°C in einer H,S-Atmosphäre erhitzt. Das
Endprodukt elektroluminesciert rot. Bei der Herstellung eines solchen Elektroleuchtstoffes
verdampft ein wesentlicher Teil des Arsens, so daß im Endprodukt das Verhältnis
zwischen Arsen und Kupfer den Bedingungen des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung
entspricht.