PL113083B3 - Electroluminescent component - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 15.03.1982 113083 Int. Cl.2 H05B 33/14 H01L 33/00 Twórcy wynalazku: Teresa Langer, Jerzy Langer, Barbara Fulde Uprawniony z patentu: Instytut Technologii Materialów Elektronicz- L_ nych, Warszawa; Uniwersytet Warszawski, War¬ szawa (Polska) Element elektroluminescencyjny Przedmdoiteim patemjtiu glównego trar 03 896 jest elememt elektirtoiliuimfim^ wytworzony ma bame ifluoirfcuj kadimu, w ikitóryni mjaterdialejm elektiroilumidineisce^^ sa krryfcfcaly fluoirku kladmiu podwógnlie domdielsdkioiwiairie Itirójiwairitoisiaiiou wyimi pieiriwiiiasitikaimd ii manganem^ o komicentiraioji elektoromów ,w podwójmtie dlottnfiieiszkoiwaBiym tary- sztaile wdejkszefi jod 1015 cm-3 i komcemitaTaiCji dolmde- szek mangiapu NMn sitamowiiacycih taemitria swtieicacis zawairtej w, giramflclaich oid O^P/o mol dp 5tya moi.

Podwóijnde doimieisizkiowamy kirysjzitaa: fluorku kadmu jest. pinzy tym oddizdetaiy od etókltirody meifcaldiczmeij walristwa dizolujaca lufo pólitzpiiutjaica.

Is(tiotnje iwedlug wyirualiaizku picdwójine dioimiiefsizkO'- watndta trózinymi pcetrwiasltkiasmi dokonywane fetsit w celu wyltjwoirizeiniifa praewodmictwa elektronowego w kiryisizitiaile fluoirku kaldimiu Oiraiz; iw.oejlu wyitwiOLnze- nisa cenjfcnów swielcaicyidi z tym jednak* zie wytwa¬ rzanie centrów swiecacych odbywa dia tylkp przez dtomaejsekoiwairuie miangfanenu Pirzewodnicltwo elek¬ tronowe uzystoifwame jeisit pjnzez druga domieszke, która iSitiamowda pdeirwilafsitki trójiwiairtosciowe.

Elementy elektiriplumiiiniesicencyij,^ wedlug pa¬ tentu nr 93| 896 daja fcdiline swiecenie zlielone w tem- periatuirize pokoijoweij z wydajnoscia Ikwatnjtowa po¬ wyzej HO-1. Wiidmp elektaoiurndneisicencjd pokirywia sde tu z widmem fioitoljuimiinesoeinlcjii i jego miaksii- mum przypada pnzy X max «*520 najmomeirów.

Uzyttaczne jasnoisiciL swdeceiniia otoyjmuje slie psczy mocy zasdLanda pandzie(j 100 mjW/cm2, 10 15 20 25 30 [EiLeimeinJty elefctooOjumkuescea^yjinje wiediug pa- teartkL glównego cefchuiye fwytsotoa wyfdajmiosc tewianip- tofwia otez amajczoa ispraiwnpisc energetyczna. Mam- tomjeinitesm jest motzlrijwosc uzylsitenda w miiloh tylko ^edomielj ibalrwy swtieicemdia* W itjoSou badian nad (rTOEtóizerizeniiean zakresu wid¬ mowego ellejmenitów elieJkitirolumijniefsioe^ wy- konianyich z dóimiesizkowiairaegjp ferylsztalu fluofftau kadmu w postaci isitnuktuiry meW-dizwlattoripóliprze- wodintiik wediug paltenlbu mr 93 896 sttwtadzoinK>, ze jezeli zairndlaislt mlaougiaintu dila wyfcwoirzenda cenitrów swdeicaicyfch uzyje isde dopniejazkii pdettwiiastka z grupy riiem crziadikftich o kioiTiceinibriaJctjii w gralnliloaioh od 0,00,1% mol do 5% moi],, ,to iw ziaOeznioiscii od rodaaiju uzytego piieirwalaisitka moznna uizyisfcac rózne ibairwy swdeceiniia ediettieintu^ ictoriaiktaT^ dla Toidzaju dormiesizkl Pirizedlsitaiwdoinoj ipoiliozeffidja dhiainalktejyisltyczinych paism w wddimfue elelktroiLumdineisiceff^ pirzy diimigim' dom/ieszikowiatnaiu kjryslztiailu fluoirku ikaidmu jpdsizlcize- gólnymd pd^wilalsitkairnli z grcupy ztleim lrzaidlkilcih:.

CdF2 OdFg .CdLF2 CdF2 OdiF2 CdF2 CdF2 iOdF2 CdF9 ;Pin —i % miax ^ : STOt-i h miax; itEii —* h miax^ :Gd^ >J mm? :Tb — X max* * 4B0 wn> 600 nai i 570 inim* 605 nmy 650 nirr^ i 2T75I -nmy 278 mmy 3(12 inmv i 540 nim, : Dy) —< Al miax ^4180 njm> 580 mmi,, 670 nm, : Hoi —l X miax ^ 535 nrn^ : Etn —I >j max» §40 iwa 66Q mmi : Nd —1 X m»x ^ ioao nim^ 113 083113 083 .CldjF2 : Tm—* X max; OdiF2 jYibi— X max»90O na ;360 nm, 4.60 nm, 490 nim, Jak z powyzszego widac, dotmieiszkorwainiie zfe- mriiaimU raaJdMtma iiizyltyirnfii [jiateo dmuga; dolrndeiszka fJiuocfcu todnuu w isrt^uktiuirze meltal-iigoJjaknr-ipól- pnaeiwiodiniiik^ da|je moiziliiwoisc luzyiskairoia iwyidaijpeg l^uiililniasiceaitcijti iw szerokim jzaflaneeiiie iwddmoiwytm, oid bUtisMiegio Uilforiaifiioflet.u poprzez cjbiszair wiidziiajlny dp ibdrifikieij podlczeiiiwtieiniL gllwrierdfcoino ponadto^ ze iw elemencue efektom lumiiieisiaeincyijn^ p Wedlug wyrnafliazku koincetnlfcrialcijia pdea^wiialstka z gsnupy aieim nziadkiiich zaiwtiemaj sie w giranliicach pd 0,00a% mol dio 6°/o moH, w którym to panedzujafle, !W zfeOeJanonci pd rpdaalju prletriwiaisitkial, stezenie uzy- itej domieszki spowoduje obpk wyitowouiaeinria wem- (hróiw ówiecaicych takze jednoiczesniie kjotrwenitrafoje ejlektaonóiw iw fcrysztaile do iwandtosoi co inafimnliej 1015 cm-5. iW tym pirzypadlkju jednokrotna do- mktgzk)a piernwialsitka iz grupy zsem gladkich, ispeflmua inoile. pptfwójna, aaroówmo akJtyw»fcc«ra wytwarzaja¬ cego cenfaa (swiecace Wk irówaoeiz node plytkiich dpmoirów wyltwiad^agacycih prize^odoidteifcwo eflektiro- mowe teryiszteilut Jak oplijsianp wyzej, eilemetr^y eflekltooilumiinesceai-' cyjme zbudowane z krysztalów fluorku kadtrmi do_ mtiasjrikjoiwainyich Eiiemiajmd irzaidkimfii swieca w sze- mokfim zataesie widfemjolwyni. fWykarizryisituijaiC te wlalsaiwoisc wymailazek pirzewudiuije wyposazenie elementu w tfiiil&r ibaulwtny usyltoiOiwatny mai zewnatrz eflesmenlfcu, bezpolsiediniio przed kiyisizitiaftem tElmorku kadimiu. -Dzaejki temu motania uzylskac sedekityiwina zmoaine kodjoiriu etmdisijd eOetmejnitiu (bez zmóaniy skladu chieimiic^n-eigio piodJiozai. Fillibr mioize toyc poizy tym lajczpaiy^z' elementem w s,pois6b iwwiaftyi, jak tez moze dlianiDiwtiic eOeirneinit wymieirmy. iElemeinity etlekitiroJaimii^^ iwedilug iwymisu lazkju oha^aktejryiziuua sde wysoka, wydajinoiscda kwaautowa i zmaczaia spnawiqasciia enetrgetyicziia. lich glówna zalleta ftdsA jednak mozldjwoisc uzyslkarnda do- iwoILnieg batnwy swiefleoidiai -w, pelnym zaltareisde ,widmp^ wytn. Stwarza to nijoizliwioisc wykoraysltandai ele- memitciw wedlug iwyinailazkiu jako .wzorcowyich ziró- del iswfijajUia fiiluzajcych kio kalibracji sipektradnej w iszenofcim zakineisiie iwidma isw&aitaa iwidzdailnegia, jak tez ultitalaoletu ii ipodtczenwieina. Eleme0ty iwed- lug wynaHatzku zniajdiuja iróiwindez komzystne izatsito- soiwainiie ijiako iwyiswileitilaicze okreislloinyioh siteffiów w nojrzajdzertoch elektowiiiJcznych, teSleteclLnicznych, eygpraiLLz&cyjinylcih i ipfodiofciiycli, & takze jako wskaz¬ niki eOektiroduminesmi^ p nietypowych ksziail- tach poiwuetrachtnjl. tPrzyjklaid I. Krysztal OdF2 domieszkowfaino 0,,3i5P/o mol Bu ii 0^1% mpl Y. Oolmlielszka fiu pelnila tu wla akftywatonia iluirninisislceinjcljli!, zats Y mole plyt¬ kiego dioauciria dajjacego pnze)wodir^dt,wo ellekitrioiniOfwe. • *"1Nia uzyisteainym maitelniailie eilektii^umineaifiiceinicyij- mytm zoisitaila ^wykoiniamai przez -niapylaniie sitauktuira niettal^zoilalror-pó^rzeiwodaidfc^ przy czym daoHaito- rem byla twiainsitiwa OaF2 o gmuiboscli 0,5 mikiroimeitirtai, zas warstwa meitaiBcizna rsipelndaijaica irple Elektrody w falolkiuijacej bylo zloto. ^Dak wykonalne etemenity zalsjiilaino iniapiiejciiem pirzeimoeininylm o aimpliltudaie napdeciia ptrizyisjpoleiszaijajcego do 100 V li depoilairyizju- jacegfo do 10 V. Edemeinity emUltoiwaily ojnltemsyrwne swcartflp {^marainczowie,, iprzy czym okoio 80M> eimliisijii 11 skjooiiceinitirowaine iby%> iw iiindii e^nisyijinej o dftugoscli fali X =i 590,2 tnainioimetir6w zwdazamejj z 'przejisccem ^^''Fj weiwmaltirz powloki 4jf iE5u3+.

(Pirzyklaid II. Krysizitail CdlF2 domieBzkoiwaino (podwójnie stosujac jako dioimiieiszke wytjwattTZiajajca to ceinltmai iswtietcajoe 0jl°/o mojl Eir ii 0^1% rnod Eu, Z otirzymianego matejrnalu lumdiieacefficypinego wy. konano eOement o ^itiriukitiuanze-m^ praewjodindk podtepuiiajc jak iw pirzyildadeie L W wy¬ niku zmóle&aatniija emiajii od Obtu bkladoiwych do. tt rriieazki aktywatoaia lumdineisceincijLii, '-* otirzylmano bainwe.emisijli zólta z lodctieoiein ziiedomym.

, Przyklad III. Kryisztai CdiF2 domaeiszkowaaio jednckjnoitniie 2P/o rnod lim. Z otirzymiamego ma- terialu lumnineislcencyijineigo; wykoinamo element 30 o stinukturze meitial-izolaitoirHpóSpiiiz^ postepu¬ jac jak rw przykladiaie I. Uzyskano nieibiesko-fio- ileitoiwa eilekta^uimiinesceinicije elejmentu zwiazaina z Tekombdoacja piromlienisita wejwinatrz pofw^oki etletotronoiw^lj 4£ Tm3+ o ^redmaej iwyldiaono^cd kwasi- 35 towej okolo i1*/oj PHayikla/d IV. Kirysztai CdlF2 dlomiieisizkowano jednokirotaie 0,OOlVo imoa Gd. Z c4rzyirnanego mai- teniailiu eJektonollumiinascenic^ wykonlano ele¬ ment o strukturze metail4zolliaitor-pódpfinzetwo^ 40 postepujjac jak w przykladzie I. Uzytskamo ede- meffUty eanalbujace ultrafiolet o dlugosci fail X ™i 3l2i,5 oiairwimetffau Pirzyklad V. Piiizeiwodzalcy krysztall CdF2 do¬ mieszkowano 0^1i°/o moll Dy dfla wytiworaeniia cen- tirów swiecacych. Z otiiizyimiainego mateiriiiailu elek- tanolumijnesceiicypinego wykonalno elemenit o istinuk- tuirze metalnizcflajtoir-pclprzefwodpi^ postepujac jiak w przykladzie I. Uzyiskaino elemeint o lumiiodscen- cjli ibdalej z odioietniiem zóltym 1^+, ma która isfcla- dafty stie tanzy irófwno omtemisywine tpasma w oibsza- inaich: nlieibieislltóm tym (h = 580 mtm) oraz czetriwoinym Stos/ujajc nja powdeirzcih(ni krysztailu fluorku kadmu fiiltry Ibajrwne: niebdeski, zólty lub czeriwony uzy¬ skano iselektirywina zmiane koilorru eimliisja elemeaitu bez zmoiamy skladu ohemdczniego podloza^ Zaistr,z;ezeicnjia pa/testowe! 80 L Eiliement eOektrodiumiinesioencyjiny,, w postadi stoutetuiry metal^zctotor-pólp^zewo^^ w którym materiaftem eflekrtrolumiinescejncyjnym jest kryisztai fluoffku kadlmnj dpmdeszkowiaffiy podwójnie pieir- wiastkaimli metaLii, z których jedna glruipe domieszek M sstanowua trójwftrtc^cLofwe pieirwdalstki bedace rp^yt- 45 60 555 kiami dioinorami z&is diruga domiielsizlka wyliwairza cemtra swiecace w kryisiztlaiLe, a ikrytsEtail fluorku kadmu jestt odidzaiellomy lod fejLekitcnody imefcaiMicznej warstwa liizolutfaca luib poiNgoiujaca, wedlug pa- temtiu nr 93 896, znamienny tym, ze dnuga do¬ mieszka w krysztale fluorku kadimiu^ wyitwairza\jaica oanitna swiiecajce jest pHiertwatastek z grcuipy zieim rnadlkich o kcfraceniraicijii w gtórridaoh od 0,001% mol d/o 5°/o- moil. fi. Element eilektrK>lumdinies(ceiniciyjiny, w pcisitiaici struktury m©tia!4iaoilatoir-.pól|pa^«(WOdinL!k, w którym materiiiaileim elekinx>lua3iiLnesioeincydiriym jest krysztal fluorku kadmiu dloimtielszkoiwany podwójjnde piieriwiia- stkaimd. matiaCi, z któryich jedin§ ginupe diomiieisizek stanowia trójwiairftosciDiwie prierwtiialsitika 'bedace plyit- klimii doinoaraimd zas druga domieszka wytwiairza cenitrta swiecace w kryisizitafle, a kiryiszteiil fluorku kadmiu jesit oddzielony od elektrody meftalliicznej wairjsJtwa dzolujaea lulb potozjoilujaca, wedlug paltentiu nr 93 896, znamienny tym, ze druga domiieiszka w kirysztefle fluorku kadimiu, wyitjwairaagaica centra 3 083 6 swiecace, skladia sie z diwiu lub ,wieoej piidrfwfta- stków z grupy zileim raadikiiich o lajczneij d!ch koncen¬ tracji iw gnainiiicach od 0^00j°/o ™t& 4o 5Vo rnod. 3, Element ellefctiroiluimiii^ w; postaci sitr.u- 5 ikitiuiry me^tiainiizoilaitoripó^rzewodinlilk, w którym ma¬ terialem elektroluminescencyjnym jest krysztal fLucinku kadmu domieisfekoiwiainiy pdeirwiiastkaimd me¬ tali1 dlial uzyskalnliialpirzeiwodiniildtwia! elLeikftironioiwegoioraz iwyltworzeiniia iceinitirów iswóielcajcyicih ii krysztai ten jekt io oddzfedoiny od elektrody melballiiazne-j iwairtettiwa sigo- lujaca iluib pótaoiujaca wedlug paftenltu aur 93 896, znamienny tym, ze krysztal fluorku kaidmu jetsit domieszkowany jednickrotinde do koauC'Sjnrt»rialciji co- miesizki w gramiilcach od 0,001°/o mol do 5*/q moi, 15 a domieszka ta jest pdierwiiaisitek z grupy aierh rzadkich, 44 Element eilekitroiuimflneisceinicyijny wedlug zafcitirz. 1 aibio 2 albo 3, znamienny tym, ze jejst , wyposazony w fiilfor ibamwny uisyituoiwairiy na zew> 20 natarz. elementu, bezposrednioi przed kryteztoaileirn fluorku kadmu. f