PL93896B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku sa elementy elektroluminescen¬ cyjne majace zastosowanie przy wszelkich urzadzeniach swietlnych pracujacych przy zminimalizowanym poborze mocy. Gwaltowny wzrost zapotrzebowania na miniaturowe, wysokowydajne zródla swiatla przyczynil sie do intensywnego rozwoju badan pólprzewodnikowych zródel swiatla. Pro¬ dukowane obecnie urzadzenia elektroluminescencyjne oparte sa przede wszystkim na zwiazkach typu A111 Bv i A11 BVI. Produkcje ich znamionuje duzy deficyt materialów wyj¬ sciowych (szczególnie galu) i kosztowna ich technologia. W zwiazku z tym prowadzone sa badania majace na celu konstrukcje urzadzen elektroluminescencyjnych opartych na innych materialach pólprzewodnikowych. Takim materialem, który moze byc uzyty do konstrukcji elementów elektroluminescencyjnych jest fluorek kadmu. Wynika to z nastepujacych jego wlasnosci: 1. Obszar przezroczystosci krysztalu (Transmisja^90%) rozciaga sie od bliskiego nadfioletu (200 mm) do sredniej podczerwieni (10 000 nm). 2. Istnieje mozliwosc otrzymania przewodzacych krysz¬ talów typu n (S^1Q cm) przez domieszkowanie trójwar¬ tosciowymi metalami. 3. Fluorek kadmu charakteryzuje sie malym wspólczyn¬ nikiem odbicia R 6 %. 4. Istnieje mozliwosc wprowadzenia domieszek o duzej koncentracji. . Krysztaly fluorku kadmu otrzymuje sie w stosunkowo prostym procesie technologicznym (T topnienia 1050°C). 6. Niska cena materialów wyjsciowych pozwala na otrzy¬ mywanie tanich elementów swiecacych o duzej powierz¬ chni. Znane sa prace dotyczace obserwacji elektrolumines- cencji w krysztalach fluorku kadmu: (1) J. Lambe, D.K. Donald, W.C. Vassel, T. Cole —Appl. Phys. Lett. 8, 16 (1966), (2) B.S. Skorobogatov, M.F. Dubovik, W.W. Azarov, L.B. Kolner — Optika i Spektroskopija 22, 981 (1967), (3) M.F. Dubovik, Ju.B. Petrenko, B.S. Skorobo- gatov „Spektroskopija kristalow" Wyd. Nauka (ZSRR) (1970) str. 232, (4) P.P. Yaney, M.A. Bafico — J. Appl. Phys. Lett. 44, 5029 (1973). We wszystkich przypadkach centrami swiecacymi byly domieszki ziem rzadkich dostar¬ czajace jednoczesnie elektronów przewodnictwa. Uzyteczna wydajnosc otrzymano wylacznie przy uzyciu komórki elektrolitycznej, w której swiecenie otrzymywano na granicy styku pólprzewodnika z elektrolitem, co zostalo opubliko¬ wane przez autorów (1) J. Lambe, D.K. Donald, W.C. Vassel, T. Cole — Appl. Phys. Lett. 8, 16 (1966). Opisane w pozostalych cytowanych powyzej pracach, swiecenie diod elektroluminescencyjnych typu Schottky^go cechowala niska wydajnosc wykluczajaca praktyczne zasto¬ sowanie. Celem wynalazku jest skonstruowanie wysoko wydajnego elementu elektroluminescencyjnego na fluorku kadmu pozbawionego opisanych poprzednio niedogodnosci, tzn. wytworzenie elementu charakteryzujacego sie duza wydaj¬ noscia swiecenia. Z prac autorów niniejszego opracowania nad fotolumi- nescencja krysztalów fluorku kadmu domieszkowanych 93 89693 896 manganem (5) J.M. Langer, T. Langer, G.L. Pearson, B. Kmkowska-Fulde—Phys. Stat. Sol. (A), 25,K61 (1974) wynikalo ze bardzo efektywnymi centrami luminescencji da¬ jacymi zielone swiecenie sa domieszki manganu. Ze wzgledu nawysoka opornosckrysztalów fluorku kadmu domieszkowa¬ nych manganem, w celu otrzymania wydajnej elektrolumines- cencji wykorzystano faktprzewodnictwaelektronowegofluor¬ ku kadmu przy domieszkowaniu go pierwiastkami trój¬ wartosciowymi jak np. ziemie rzadkie, skand, itr, gal lub ind, dajacymi plytkie poziomy donorowe w tym materiale. Istota wynalazku jest podwójne domieszkowanie fluorku kadmu dwoma rodzajami domieszek. Jedna grupe domie¬ szek stanowia jony manganu zapewniajace istnienie centrów swiecacych, zas druga grupa sa pierwiastki bedace plytkimi donorami w tym materiale. Krysztaly fluorku kadmu domieszkowane podwójnie zarówno manganem jak i jednym z trójwartosciowych pierwiastków spelniaja podstawowe dwa kryteriamaterialu elektroluminescencyjnego, tzn. dobre przewodnictwo elek¬ tronowe jak i obecnosc centrów wydajnej rekombinacji promienistej. Poniewaz przewodnictwo krysztalów fluorku kadmu ma charakter monopolarny (elektronowy), elektroluminescencja zwiazana z manganem moze zachodzic na drodze joniza¬ cji badz ekscytacji zderzeniowej. Znane ze stanu techniki, uzycie kontaktu metal — pólprzewodnik, zapewniajacego uzyskanie obszaru silnego pola elektrycznego, niezbednego do przyspieszania elektronów, nie zapewnia dostatecznej wydajnosci swiecenia. W celu rozwiazania tej trudnosci krysztal fluorku kadmu oddzielono od elektrody blokujacej warstwa izolatora (struktura typu metal — izolator — pól¬ przewodnik). Warstwa ta zapobiega ekstrakcji elektronów z pólprzewodnika i umozliwia ich akumulacje przy pola¬ ryzacji dodatniej elektrody blokujacej. Przy takiej konstrukcji element elektroluminescencyjny jest zasilany pradem przemiennym. Elementy elektroluminescencyjne o konstrukcji opisanej powyzej daja silne swiecenie zielone w temperaturze po¬ kojowej z wydajnoscia kwantowa powyzej 10 ~3 i widmo elektroluminescencji pokrywa sie z widmem fotolumines- cencji i jego maksimum przypada przy A max^=^520 nm Stwierdzono, ze uzyteczne parametry pracy osiaga sie jesli do konstrukcji elementów elektroluminescencyjnych uzyte sa przewodzace krysztaly fluorku kadmu z koncentracji elektronów powyzej 1015 cm ~3, domieszkowane manganem o koncentracji Nj^ zawartej w granicach: 0,1 % mol. Powierzchnia swiecenia jest ograniczona jedynie mozli¬ wosciami technologicznymi i w konstruowanych przez autorów elementach siegala 1 cm2. Uzyteczne jasnosci swiecenia otrzymuje sie przy mocy zasilania ponizej 100 mW/cm2. PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

1.