RU177746U1 - Электролюминесцентное светоизлучающее устройство - Google Patents

Электролюминесцентное светоизлучающее устройство Download PDF

Info

Publication number
RU177746U1
RU177746U1 RU2016149221U RU2016149221U RU177746U1 RU 177746 U1 RU177746 U1 RU 177746U1 RU 2016149221 U RU2016149221 U RU 2016149221U RU 2016149221 U RU2016149221 U RU 2016149221U RU 177746 U1 RU177746 U1 RU 177746U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electroluminescent
array
semiconductor layer
contact
emitting device
Prior art date
Application number
RU2016149221U
Other languages
English (en)
Inventor
Ришат Галеевич Валеев
Артемий Николаевич Бельтюков
Андрей Игоревич Чукавин
Дмитрий Игоревич Петухов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук" (УдмФИЦ УрО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук" (УдмФИЦ УрО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук" (УдмФИЦ УрО РАН)
Priority to RU2016149221U priority Critical patent/RU177746U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU177746U1 publication Critical patent/RU177746U1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области низкоразмерной нанотехнологии и высокодисперсным материалам и может быть использована для создания электролюминесцентных источников света.Задачей является повышение технологичности изготовления электролюминесцентного светоизлучающего устройства. Другой задачей является повышение эффективности и увеличение интенсивности излучения за счет создания когерентно излучающего массива пространственно-упорядоченных наноструктур полупроводников в диэлектрических матрицах.Электролюминесцентное светоизлучающее устройство снабжено прозрачным контактом и контактом основы, буферными диэлектрическими слоями, между которыми расположен массив наноструктурных элементов, образующих электролюминесцентный полупроводниковый слой (далее люминофор). Массив наноструктурных элементов образован в порах матрицы оксида алюминия с диаметром пор от 40 до 150 нм. Электролюминесцентный полупроводниковый слой выполнен из ZnS, легированного Cu, Mn или Cl. В качестве контакта основы используется никель или серебро или алюминий Al, в качестве прозрачного контакта используется пленка из оксидов индия-олова. Используется электролюминесцентный полупроводниковый слой толщиной 5-20 мкм.

Description

Полезная модель относится к области низкоразмерной нанотехнологии и высокодисперсным материалам и может быть использована для создания электролюминесцентных источников света.
Светоизлучающие электролюминесцентные панели на основе порошков и тонких пленок электролюминофоров нашли широкое применение, в основном, в устройствах символьного отображения информации, панелях подсветки рекламных конструкций. Одним из основных недостатков таких устройств является использование для их работы высокочастотных (до 400 Гц) и высоковольтных (до 1000 В) источников питания переменного тока.
Основными материалами для электролюминесцентных источников света являются легированные медью, хлором, марганцем и другими элементами порошки и пленки сульфида цинка. Установлено, что от концентрации и типа легирующего элемента зависят длина волны и интенсивность излучения, то есть существуют условия, при которых возможно создание источника излучения белого света. Но наряду с несомненными достоинствами электролюминесцентных источников света имеются и существенные недостатки, о которых говорилось выше (высокое энергопотребление и необходимость специфических источников питания), а также малое время их работы (до 1000 часов, по сравнению со светодиодами, которые являются практически «вечными»). Это происходит вследствие деградации рабочего слоя из-за специфического принципа работы таких устройств в экстремально высоких электрических полях (предпробойная люминесценция).
Известно электролюминесцентное светоизлучающее устройство (по патенту RU 2269876), снабженное прозрачными контактами и контактами основы, между которыми расположен электролюминесцентный слой из органического полупроводника. Подложка выполнена из стального листа, например из малоуглеродистой стали, которая несет тонкий слой, представляющий собой сплав цинка и алюминия, служащий отрицательным электродом. Слой соответствующего органического электролюминесцентного полупроводника наложен на отрицательный электрод в виде раствора, из которого затем выпаривают растворитель при атмосферном давлении или в неглубоком вакууме, или путем выпаривания - конденсации в вакууме олигомеров со слегка повышенной молекулярной массой. Со стороны, удаленной от подложки, нанесен прозрачный положительный электрод, для защиты которого предусмотрен слой прозрачного защитного покрытия из оксида кремния, на наружную сторону стального листа наносится изоляция в виде слоя электрически изолирующей краски.
Его недостатком является то, что использование подложки из стали существенно повышает массу изделия, а использование органических люминофоров ограничивает интервал рабочих температур. Кроме того, для создания данного устройства используются методики, несовместимые с традиционными методами микроэлектроники, что делает невозможным создание светоизлучающего устройства и элементов
электроники на одной подложке, как это может потребоваться при разработке портативных устройств. Устройство характеризуется низкой эффективностью и низкой интенсивностью излучения.
Технической задачей полезной модели является повышение технологичности изготовления электролюминесцентного светоизлучающего устройства. Другой задачей является повышение эффективности и увеличение интенсивности излучения, за счет создания когерентно излучающего массива пространственно-упорядоченных наноструктур полупроводников в диэлектрических матрицах.
Технический результат достигается в электролюминесцентном светоизлучающем устройстве (далее - устройство), снабженном прозрачным контактом и контактом основы, буферными диэлектрическими слоями, между которыми расположен массив наноструктурных элементов, образующих электролюминесцентный полупроводниковый слой (далее люминофор). Массив наноструктурных элементов образован в порах матрицы оксида алюминия с диаметром пор от 4 0 до 150 нм. Электролюминесцентный полупроводниковый слой выполнен из ZnS, легированного Cu, Mn или Cl. В качестве контакта основы используется никель или серебро или алюминий Al, в качестве прозрачного контакта используется пленка из оксидов индия-олова. Используется электролюминесцентный полупроводниковый слой толщиной 5-20 мкм.
Полезная модель поясняется рисунками:
фиг. 1 - получение пористого оксида алюминия методом двухстадийного анодного окисления;
фиг. 2 - пленка пористого Al2O3 на поверхности алюминия;
фиг. 3 - осаждение в поры матрицы материала люминофора: сульфид цинка, легированный медью, марганцем или хлором методом термического напыления;
фиг. 4 - пленка пористого Al2O3 на поверхности алюминия с заполненными люминофором порами;
фиг. 5 - осаждение диэлектрика (оксид кремния или оксид алюминия) на поверхность нанокомпозита методом магнетронного напыления для формирования буферного слоя;
фиг. 6 - пленка пористого Al2O3 на поверхности алюминия с заполненными люминофором порами и буферным диэлектрическим слоем;
фиг. 7 - осаждение прозрачного проводящего слоя (оксид сплава индий-олово) методом магнетронного напыления для формирования прозрачного контакта;
фиг. 8 - пленка пористого Al2O3 на поверхности алюминия с заполненными люминофором порами, буферным диэлектрическим слоем и прозрачным проводящим слоем;
фиг. 9 - схема подключения устройства к источнику питания переменного тока.
Позиции на рисунках:
1 - контакт основы, алюминиевая пластина,
2 - пористый Al2O3,
3 - пора,
4 - молекулярный поток легированного ZnS,
5 - тигель с испаряемым веществом,
6 - массив наноструктурных элементов, образующих электролюминесцентный полупроводниковый слой,
7 - магнетрон с мишенью диэлектрика для формирования буферного диэлектрического слоя,
8 - молекулярный пучок осаждаемого вещества,
9 - буферный диэлектрический слой,
10 - магнетрон с мишенью сплава In95Sn5,
11 - молекулярный пучок осаждаемого вещества,
12 - прозрачный контакт.
Электролюминесцентное светоизлучающее устройство (фиг. 9) снабжено прозрачным контактом 12 и контактом основы 1, буферными диэлектрическими слоями 2, 9, между которыми расположен массив наноструктурных элементов 6, образующих электролюминесцентный полупроводниковый слой (люминофор).
Один из буферных диэлектрических слоев 2, вблизи поверхности алюминиевой подложки 1, образован оксидом алюминия, формирующимся в процессе роста пористого оксида алюминия. Второй буферный диэлектрический слой 9 наносится методом ВЧ-магнетронного осаждения оксида алюминия.
Буферные диэлектрические слои 2, 9 необходимы для накопления заряда вблизи границы раздела диэлектрик/проводник, благодаря чему создается большая напряженность электрического поля между проводящими обкладками. Чем более развита поверхность диэлектрика, тем больше напряженность создаваемого поля. Кроме того, диэлектрик, выполняя роль носителя наночастиц люминофора, может защитить материал от влияния внешних воздействий и тем самым повысить эксплуатационные характеристики устройства. Формируя большую площадь соприкосновения материала люминофора с диэлектриком, можно существенно повысить характеристики излучения.
В присутствии сильного электрического поля (W=105÷106 В/см) происходит ионизация (термическая, полевая, термополевая) примесей и дефектов структуры люминесцирующего слоя 6, а также состояний на границе раздела диэлектрик/полупроводник. Освобожденные электроны, ускоряясь полем, устремляются от контакта основы 1 к прозрачному контакту 12, заряженному в этот момент времени положительно. На своем пути они возбуждают атомы примеси и кристаллическую решетку сульфида цинка. Одновременно, дырки, возникающие при ионизации решетки, движутся к контакту основы 1. К завершению полупериода действия переменного электрического поля отрицательный заряд оказывается сосредоточенным на уровнях захвата у границы люминофор - диэлектрик. Положительный пространственный заряд, обусловленный ионизированными центрами и глубокими ловушками, захватившими дырки, локализован у катодной стороны пленки (у контакта основы 1).
Во время второго полупериода электрическое поле пространственного заряда складывается с внешним, значительно усиливая его. Электроны, освобождаясь из уровней захвата, устремляются обратно к контакту основы 1, являющемуся теперь уже анодом. При этом вновь происходит ионизация различных центров и атомов самой решетки, а также возбуждение ионов активатора. Часть электронов рекомбинирует с центрами, ионизированными за время первого полупериода, остальные захватываются состояниями на границе раздела люминофор - диэлектрик теперь уже со стороны контакта основы 1. После окончания второго полупериода процесс повторяется. Напряженность поля, необходимая для туннельного проникновения
электронов в слой люминофора, достаточна для начала ударных процессов в люминофоре. Свечение возникает вследствие возбуждения горячими электронами ионов примеси.
Массив наноструктурных элементов 6 образован в порах 3 матрицы 2 оксида алюминия с диаметром пор от 40 до 150 нм. Электролюминесцентный полупроводниковый слой 6 выполнен из ZnS, легированного Cu, Mn или Cl, полученного методом термического осаждения. Данные материалы обладают высокоинтенсивной и стабильной люминесценцией с длинами волн 452 нм (чистый ZnS), 595 нм (ZnS, легированный Mn), 517 нм (ZnS, легированный Cu), то есть светятся синим, желтым и зеленым цветами, соответственно. Одновременное легирование Mn и Cu приводит к появлению двух интенсивных максимумов: 457 и 595 нм. Отдельные наноструктурные элементы, из которых состоит электролюминофорный слой, представляют собой точечные источники света, излучение которых когерентно складывается, что позволяет существенно повысить интенсивность излучения.
В качестве контакта основы 1 используется никель или серебро или алюминий Al, в качестве прозрачного контакта 12 используется пленка из оксидов индия-олова. Используется электролюминесцентный полупроводниковый слой 6 толщиной 5-20 мкм. При толщинах менее 5 мкм будет происходить электрический пробой люминофорного слоя без возбуждения люминесценции, тогда как при толщинах более 20 мкм потребуется существенно большая напряженность электрического поля для ионизации примесей и дефектов структуры люминофора 6.
Для изготовления устройства используются простые и сравнительно недорогие методики, основанные на термическом осаждении люминесцентных материалов на основе легированного сульфида цинка в каналы пористых матриц анодного оксида алюминия с упорядоченным расположением вертикально-ориентированных от поверхности матрицы в объем пор (фиг. 1-8). Аналогичные способы описаны, например, в патентах RU 2460166, RU 2517802. Они представляют собой традиционные методики микроэлектроники, такие как термическое и магнетронное осаждение материалов, электрохимическое окисление алюминия для формирования его оксида. Использование указанных выше методов не требует дорогостоящего технологического оборудования и расходных материалов, кроме того, когерентное сложение излучения отдельных идентичных наноструктур, из которых состоит слой электролюминофора, существенно повышает интенсивность излучения, а варьирование состава материала люминофора позволяет создавать источники с различной длиной волны излучения, в том числе белого света.

Claims (6)

1. Электролюминесцентное светоизлучающее устройство, снабженное прозрачным контактом и контактом основы, буферными диэлектрическими слоями, между которыми расположен массив наноструктурных элементов, образующих электролюминесцентный полупроводниковый слой.
2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что массив наноструктурных элементов образован в порах матрицы оксида алюминия с диаметром пор от 40 до 150 нм.
3. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что массив наноструктурных элементов выполнен из ZnS, легированного Сu, Мn или Сl.
4. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что в качестве контакта основы используется никель или серебро, в качестве прозрачного контакта используется пленка из оксидов индия-олова.
5. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что в качестве контакта основы используют подложку из Аl.
6. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что используется электролюминесцентный полупроводниковый слой толщиной 5-20 мкм.
RU2016149221U 2015-07-23 2015-07-23 Электролюминесцентное светоизлучающее устройство RU177746U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149221U RU177746U1 (ru) 2015-07-23 2015-07-23 Электролюминесцентное светоизлучающее устройство

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149221U RU177746U1 (ru) 2015-07-23 2015-07-23 Электролюминесцентное светоизлучающее устройство

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU177746U1 true RU177746U1 (ru) 2018-03-12

Family

ID=61628741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016149221U RU177746U1 (ru) 2015-07-23 2015-07-23 Электролюминесцентное светоизлучающее устройство

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU177746U1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4416933A (en) * 1981-02-23 1983-11-22 Oy Lohja Ab Thin film electroluminescence structure
EP0468440A2 (en) * 1990-07-26 1992-01-29 Eastman Kodak Company Organic electroluminescent device with stabilized cathode
EP0869701A2 (en) * 1997-04-04 1998-10-07 Mitsubishi Chemical Corporation Organic electroluminescent device
RU2269876C2 (ru) * 1999-07-28 2006-02-10 Решерш Е Девелопман Дю Груп Кокрилл Самбр Электролюминесцентное устройство и способ его изготовления
RU2460166C1 (ru) * 2011-04-28 2012-08-27 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН Способ получения полупроводниковой наноструктуры
RU2517802C1 (ru) * 2012-11-23 2014-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук Детектор излучения

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4416933A (en) * 1981-02-23 1983-11-22 Oy Lohja Ab Thin film electroluminescence structure
EP0468440A2 (en) * 1990-07-26 1992-01-29 Eastman Kodak Company Organic electroluminescent device with stabilized cathode
EP0869701A2 (en) * 1997-04-04 1998-10-07 Mitsubishi Chemical Corporation Organic electroluminescent device
RU2269876C2 (ru) * 1999-07-28 2006-02-10 Решерш Е Девелопман Дю Груп Кокрилл Самбр Электролюминесцентное устройство и способ его изготовления
RU2460166C1 (ru) * 2011-04-28 2012-08-27 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН Способ получения полупроводниковой наноструктуры
RU2517802C1 (ru) * 2012-11-23 2014-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук Детектор излучения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3710167A (en) Organic electroluminescent cells having a tunnel injection cathode
TWI422088B (zh) 具有奈米點之有機發光二極體及其製造方法
RU2004116339A (ru) Электролюминесцентное устройство
WO2016205484A2 (en) Planar electroluminescent devices and uses thereof
TW200418343A (en) Organic electroluminescent element
Cusano Radiation-controlled electroluminescence and light amplification in phosphor films
TWI224943B (en) Organic electroluminescence device and fabricating method thereof
JP2881212B2 (ja) 電界発光素子
US7541733B2 (en) Light-emitting element, method for producing the same and display device
RU177746U1 (ru) Электролюминесцентное светоизлучающее устройство
Madhava Rao et al. White organic light emitting devices based on multiple emissive nanolayers
WO2010067861A1 (ja) 有機電界発光素子、表示装置および照明装置
WO2013190797A1 (ja) エレクトロルミネセンス素子
JP2000223265A (ja) 発光素子
WO2010061898A1 (ja) 有機電界発光素子、表示装置および照明装置
JP2015109370A (ja) 電界発光素子
WO2020252953A1 (zh) 电致发光器件及其制备方法、电子设备
RU2004107865A (ru) Люминесцентный полупроводящий полимерный материал и способ его получения
JP6369747B2 (ja) 電界発光素子
JP2003020476A (ja) 蛍光体薄膜、薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置および電界放出型表示装置ならびに蛍光体薄膜形成方法
JPH02296891A (ja) 電界発光素子
JP4394639B2 (ja) 半導体薄膜の積層体、積層体の製造方法
JPH07119409B2 (ja) 有機薄膜el素子
JP2001135480A (ja) 発光素子
JP2712634B2 (ja) 有機薄膜el素子

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20171219