1. Электролюминесценция. История открытия. Описание явления.
Она представляет собой прямое преобразование электрической энергии в световую.
Впервые была исследована итальянским ученым Ж. Дестрио в 1936.
Дестрио наблюдал свечение мелкокристаллического сульфида цинка, активированного медью (ZnS : Cu), размешанного в жидком диэлектрике и помещенного между обкладками конденсатора, к которым было приложено переменное электрическое напряжение.
Поэтому предпробойную электролюминесценцию иногда называют эффектом Дестрио.
Открытия, которые легли в основу развития ЭЛУ, представлены в Табл. 2-1.
Особо следует отметить два открытия, которые явились толчком к созданию электролюминесцентных устройств (organic light emitting device, ОЭЛУ, OLED) и интенсивному развитию этой области исследований.
В 80-х годах Танг и Ван Слайк показали, что введение дополнительного слоя с дырочной проводимостью в ЭЛУ позволяет понизить рабочее напряжение и существенно увеличить квантовую эффективность электролюминесценции.
В качестве активного слоя в ЭЛУ был использован комплекс алюминия с 8-оксихинолином (AlQ3).
Их устройство имело яркость более 1000 Кд⋅м –2 при напряжениях, меньших 10 В. В 1990 году Барроузом с сотрудниками продемонстрирована возможность использования π-сопряженных полимеров, в частности, поли(фениленвинилена) (PРV), в качестве излучающих слоев в ЭЛУ.
Таблица 2-1.
Основные открытия, которые легли в основу развития ЭЛУ.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Годы Авторы Открытие
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1960 – 1965 Поуп, Хелфрич и Шнайдер: Электролюминесценция кристаллов антрацена
1973 Использование поли(винил)карбазола в качестве проводника с дырочной проводимостью
1980 – 1985 Использование органических проводников в копировальных аппаратах и лазерных принтерах (Xerox®)
1987 Танг и Ван-Слайк: Первое многослойное ЭЛУ на основе 8-оксихинолината алюминия (AlQ3)
1990 Барроуз, Френд: ЭЛУ на основе сопряженных полимеров
1991 Кидо: Использование координационных соединений лантаноидов(III) как эмиссионных слоев в ЭЛУ
1999 Форрест с сотр.: ЭЛУ на основе фосфоресцентных комплексов
иридия(III)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Электролюминесценция характерна для порошкообразных люминофоров, введенных в диэлектрик и помещенных между обкладками конденсатора в сильное электрическое поле.
Под действием сильного поля развиваются процессы ударной ионизации, приводящей к увеличению концентрации неравновесных носителей заряда.
При максимальном напряжении на обкладках конденсатора в люминофоре происходят процессы, близкие к электрическому пробою: на краях частичек люминофора концентрируется сильное электрическое поле, которое ускоряет свободные электроны.
Эти электроны могут ионизировать атомы; образовавшиеся дырки захватываются центрами люминесценции, на которых рекомбинируют электроны.
Предпробойная электролюминесценция может наблюдаться как в переменном, так и в постоянном электрическом поле.
При возбуждении люминесценции переменным электрическим полем не требуется сквозного протекания носителей заряда через люминофор, электролюминесцентная ячейка работает в емкостном режиме.
При электролюминесценции порошковых люминофоров цвет свечения определяется материалом основы люминофора, природой и концентрацией вводимых примесей.
Электролюминесценция газов — свечение газового разряда — используется в газоразрядных трубках (люминесцентные лампы).
1 - катод;
2 - анод;
3 - люминесцентная трубка произвольной формы;
U - напряжение переменной ЭДС.
Электролюминесценция твердых тел применяется для индикаторных устройств, основой которых служит электролюминесцентный конденсатор или светоизлучающий диод.
Реально - стандартный светодиод, используемый для световой индикации включения в современных электронных бытовых приборах.
1 - катод;
2 - анод;
3 - p-n переход;
4 - поток люминесцирующего излучения;
U - напряжение переменной ЭДС.
К таким устройствам относятся знаковые индикаторы, матричные экраны для получения сложных светящихся изображений, мнемосхемы, преобразователи изображений и т. д.
Электролюминесцентный конденсатор: 1 — стекло; 2 — прозрачный проводящий слой; 3 — люминофор; 4 — металлический электрод.