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.