Люминесценция: виды, методы, применение. Термостимулированная люминесценция - это что? Физика инжекции p-n перехода Применение инжекционной электролюминесценции в светоизлучателях

Рекомбинация электронов и дырок в полупроводниках может вызываться несколькими независимыми конкурирующими процессами. Иногда удобно отдельно рассматривать непосредственные переходы зона-зона и переходы с промежуточными шагами. Более важны для нас различия между излучательными и безызлучательными процессами

рекомбинации. При безызлучательных переходах энергия рекомбинации нагревает кристалл. При излучательных энергия рекомбинации преобразуется в кванты излучения. Если рекомбинация происходит в несколько этапов, может излучаться несколько квантов большей длины волны.

На рис. 8.1 схематически изображены несколько процессов рекомбинации. Наибольший интерес для нас представляет прямой зона - зонный излучательный переход (рис. 8.1, а). Основные конкурирующие безызлучательные переходы идут через глубоко лежащие в запрещенной зоне ловушечные уровни (рис. 8.1, в, г). Причиной появления этих ловушечных уровней могут быть примесные атомы, такие как золото или кремний, дислокации или другие дефекты кристаллической решетки, которые в большом количестве встречаются на поверхности полупроводника. Процессы рекомбинации зависят от расстояния до поверхности, макроскопических дефектов материала, нарушения непрерывности кристаллической структуры.

Рис. 8.1. Механизмы электронно-дырочной рекомбинации (в каждом случае отдельные стадии процесса следуют слева направо): а - прямой зона - зонный излучательный переход; излучательный зона - зонный переход с участием одного или нескольких фононов энергии в - переходы (возможно, безызлучательные) с участием глубоких акцепторных ловушек; г - переходы (возможно, безызлучательные) с участием глубокого донориого уровня; д - переходы (излучательиые или безызлучательные) с участием неглубокого акцепторного уровня; е - безызлучательный «сверлящий» рекомбинационный переход

Люминесценция, возбуждаемая электрическим полем

Анимация

Описание

Электролюминесценция - это люминесценция, возбуждаемая электрическим полем. Наблюдается в газах и твердых телах. При электролюминесценции атомы (молекулы) вещества переходят в возбужденное состояние в результате возникновения в нем какой-либо формы электрического разряда. Из различных типов электролюминесценции твердых тел наиболее важны инжекционная и предпробойная. Инжекционная электролюминесценция характерна для р-n - перехода в некоторых полупроводниках, например в SiС или GaP, в постоянном электрическом поле, включенном в пропускном направлении. В n - область инжектируются избыточные дырки, а в р -область - электроны (или те и другие в тонкий слой между р- и n- областями). Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в р- n слое.

Предпробойная электролюминесценция наблюдается, например, в порошкообразном ZnS, активированном Cu, Al и др. помещенном в диэлектрик между обкладками конденсатора, на который подается переменное напряжение звуковой частоты. 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 при изменении направления поля.

Временные характеристики

Время инициации (log to от -3 до -1);

Время существования (log tc от -1 до 9);

Время деградации (log td от -6 до -3);

Время оптимального проявления (log tk от 0 до 6).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Вариант 1:

Реально - обычная сетевая отвертка-пробник, вставляемая в гнездо сетевой розетки для проверки наличия напряжения.

Электролюминесценция в газоиндикаторе

Рис. 1

Обозначения:

3 - люминесцентная трубка произвольной формы;

Вариант 2: Твердотельная реализация в p-n полупроводнике электролюминесценции

Реально - стандартный светодиод, используемый для световой индикации включения в современных электронных бытовых приборах.

Твердотельная реализация в p-n переходе электролюминесценции

Рис. 2

Обозначения:

3 - p-n переход;

4 - поток люминесцирующего излучения;

U - напряжение переменной ЭДС.

Применение эффекта

Инжекционная электролюминесценция была обнаружена О. В. Лосевым в 1923 при изучении кристаллических детекторов на основе карбида кремния. Лежит в основе принципа действия светодиодов и полупроводниковых лазеров. Электролюминесценция - это люминесценция, возбуждаемая электрическим полем. Наблюдается в газах и твердых телах . При электролюминесценции атомы (молекулы) вещества переходят в возбужденное состояние в результате возникновения в нем какой-либо формы электрического разряда. Инжекционная электролюминесценция наблюдается при включении p-n-перехода в прямом направлении. При приложении внешнего напряжения U, понижающего контактную разность потенциалов, в n-область вводятся (инжектируются) избыточные дырки, а в р-область - электроны, или те и другие вводятся в высокоомный тонкий слой между n- и р-областями. Основное значение здесь имеет характер контактов между электродами и светящимся веществом. Инжекционная электролюминесценция, т.е. генерация оптического излучения в р-n-переходе, объединяет два процесса: инжекцию носителей и собственно электролюминесценцию.

Если р - п -переход находится под напряжением, приложенным в прямом направлении, то дырки из р-области и электроны из п-области движутся навстречу друг другу и рекомбинируют с излучением, попадая в область перехода. Например, если концентрация электронов в n-области больше, чем концентрация дырок в p-области, т.е. nn>pp, то происходит инжекция электронов из n-области в p-область .

Инжектированные через p-n переход неосновные носители заряда диффундируют вглубь материала. За счет процессов рекомбинации их концентрация убывает по мере удаления от области объемного заряда.

Рисунок 1. - Инжекция

При постоянной скорости рекомбинации концентрация неосновных носителей заряда будет уменьшаться с расстоянием по экспоненциальному закону. Расстояние, на котором их концентрация уменьшится в е раз, равно диффузионной длине. Эту величину можно принять за глубину, на которую проникают инжектированные носители заряда. Таким образом, глубину проникновения электронов в р-область можно считать равной диффузионной длине Ln в р-материале, а глубину проникновения дырок в n-область - диффузионной длине Lp в n-материале .

Рекомбинирующие электроны переходят с более высоких энергетических уровней зоны проводимости, близких к ее нижней границе, на более низкие уровни, расположенные вблизи верхней границы валентной зоны. При этом выделяется фотон, энергия которого почти равна ширине запрещенной зоны E g .

Германий и кремний не пригодны для светодиодов, так как ширина запрещенной зоны у них слишком маленькая. Для современных светодиодов применяют главным образом фосфид галлия GaP и карбид кремния SiC, а также некоторые тройные соединения, называемые твердыми растворами, состоящие из галлия, алюминия и мышьяка (GaAlAs) или галлия, мышьяка и фосфора (GaAsP) и др. Внесение в полупроводник некоторых примесей позволяет получать свечения различных цветов.

Процесс рекомбинации состоит в переходе электронов из зоны проводимости в валентную зону и сопровождается выделением избыточной энергии . Часть этой энергии расходуется на нагревание кристалла, а остальная излучается в виде квантов света.

При включении светодиода в обратном направлении инжекции носителей не будет, ток будет малым, и инжекционной электролюминесценция не будет. Процесс рекомбинации состоит в переходе электронов из зоны проводимости в валентную зону и сопровождается выделением избыточной энергии. Часть этой энергии расходуется на нагревание кристалла, а остальная излучается в виде квантов света .

Рекомбинация может происходить также с участием уровней примеси. При рекомбинации электронов и дырок в этом слое возникает свечение. Цвет свечения при инжекционной электролюминесценции зависит от материала-основы и природы примесей. Широкое распространение получили светодиоды на основе GaP, излучающие в зеленой, желтой и красной областях спектра .

Применение инжекционной электролюминесценции в светоизлучателях

В 1950 году появилось сообщение американских специалистов Пэйна, Магера и Джерома о практическом использовании явления электролюминесценции, выразившемся в создании ими нового источника света - электролюминесцентной лампы. С этого года во многих странах, в том числе и СССР, началось развитие глубоких исследований явлений электролюминесценции и их практического применении в источниках света нового типа и принципиально новых усилителях света, усилителях световых изображений, телевизионных приемных приборах, вычислительных машинах и других устройствах.

Значительная часть работ по инжекционной электролюминесценции посвящена исследованию физики этого явления. Именно благодаря успехам в исследовании механизма люминесценции и природы центров излучательной и безызлучательной рекомбинации удалось разработать технологию получения эффективных светодиодов на основе карбида кремния и фосфида галлия.

Рассмотрим некоторые свойства электролюминесценции важные с точки зрения практического применения. Речь будет идти о частных случаях электролюминесценции - свечении, возникающих в кристаллах при наложении на них больших внешних электрических полей.

Конструкция электролюминесцентного источника света схематично показана на рис.2. Для наглядности толщина слоев сильно и непропорционально увеличена. Мелкокристаллический порошок люминесцирующего вещества распределен здесь в диэлектрике из смолы, образуя тонкий слой между электродами. Один из электродов прозрачен.

В большинстве конструкций опорной деталью является стеклянная пластина, на одной столоне которой создается проводящее прозрачное покрытие из окиси олова или окиси кадмия. Проводящее покрытие может представлять собой также тонкую пленку напыленного золота или же мелкоструктурную сетку из латуни либо фосфористой бронзы. На поверхность проводящего слоя наносится слой диэлектрика, содержащий электролюминофор, чаще всего на основе сульфида цинка. Затем создается второй электрод, обычно в виде тонкого слоя напыленного в вакууме алюминия. Этот электрод служит также для отражения излучаемого света в сторону прозрачного электрода. На краях элемента укрепляются две мягкие металлические прокладки, соединяемые электродами. Изготовление прибора завершается покрытием тыловой стороны слоем диэлектрика, защищающего тонкие слои от механических повреждений и попадания в них влаги и пыли, а также изолирующего их электрически.

Рисунок 2. - Конструкция электролюминесцентного источника света (в разрезе): 1– стеклянная пластина; 2 - изолятор; 3 - контактный металлический электрод; 4 - защитное покрытие; 5 - прозрачная проводящая пленка; 6 - электролюминофор; 7 - металлическая пластина; 8 - контактный электрод проводящего покрытия.

Яркость электролюминесцентных источников света в течение первых часов работы возрастает, а затем со временем уменьшается. Они могут сохранять 90% первоначальной яркости после 1000 часов работы и 75% после 4000 часов. Для сравнения заменим, что в люминесцентных лампах световой поток после работы в течение 2000-2500 часов снижается на 30%, а средняя продолжительность горения ламп накаливания составляет всего 1000 часов.

Основные параметры светодиодов следующие:

1. Сила света, измеряемая в канделах (единица силы света, испускаемая стандартным специальным источником) и указываемая для определенного значения прямого тока. У светодиодов сила света обычно составляет единицы –сотни мКд.
2. Яркость, равная отношению силы света к площади светящейся поверхности (десятки - сотни кандел на см2).
3. Постоянное прямое напряжение (2-3 В).
4. Цвет свечения и длина волны, соответствующие максимальному световому потоку.
5. Максимальный допустимый постоянный прямой ток (десятки мА).
6. Максимальное допустимое постоянное обратное напряжение (единицы В).
7. Диапазон температур окружающей среды, при которых светодиод может нормально работать (например, от –60 до +700С).

Проведя анализ инжекционной электролюминесценции, я выяснила, что электролюминисценция это явление благодаря которому можно получать полупроводниковые излучатели. Электролюминисценция - это свечение, возникающее при возбуждении твердого тела переменным электрическим полем или током. Особенностью этого процесса является отсутствие необходимости нагрева тела, как в случае свечения накаленных тел. В настоящее время данное направление является актуальной темой для исследования .

Электроны дырки полупроводника могут комбинировать с излучением фотона. Можно представить себе четыре варианта таких процессов: переход электрона полосы проводимости к дырке валентной полосы и к дырке акцепторного уровня, переход электрона. донорного уровня к дырке валентной полосы и к дырке акцепторного уровня.

Чтобы полупроводник был излучателем света, надо, чтобы его структура благоприятствовала быстрой рекомбинации электронов

и дырок, а также позволяла вводить электроны в возбужденные состояния. Такие состояния будут получены, если удастся инжектировать электроны в полупроводник, в котором больше дырок, т. е. в n-кристалл. Тот же эффект получится введением дырок в полупроводник n-типа. Наконец, можно также прибегнуть к инжекции в изолятор дырок и электронов.

Если, пропуская ток через полупроводник, мы осуществим один из этих процессов, то произойдет прямое превращение энергии тока в свет, т. е. будет иметь место электролюминесценция.

Наиболее удобными для практического осуществления электролюминесценции оказались р - n-диоды, изготовленные из бинарных полупроводников типа фосфида или арсенида галлия. На рис. 308а дана схема энергетических уровней диода. Между p- и n-областями диода установится, как только что было объяснено, контактная разность потенциалов, уравновешивающая диффузию электронов (черные кружки) в p-область и дырок (светлые кружки) в n-область (рис. 308а, а)

При наложении поля (рис. 308а, б) барьер понижается, электроны начинают свое движение вправо на нашем чертеже, а дырки влево. В пограничном слое создаются благоприятные условия для рекомбинации всех четырех типов. Энергия образующихся фотонов, грубо говоря, равна зазору между полосами.

Конечно, процесс рекомбинации не обязательно должен сопровождаться излучением. Соответствующая энергия может перейти и в тепло. Если бы удалось осуществить идеальный случай, то выход излучения превосходил бы подводимую электрическую энергию и прибор работал бы как холодильник, черпая тепло в кристалле и окружающей среде.

Все излучение распространяется в плоскости пограничного слоя. Два конца диода, перпендикулярные границе, полируются таким образом, чтобы создалась резонансная полость. При больших токах излучение становится стимулированным со всеми

вытекающими отсюда следствиями в отношении остроты направленности поляризации и когерентности.

К настоящему времени удалось создать большое количество полупроводниковых лазеров. Все они относятся к бинарным полупроводникам, комбинирующим элементы II-VI, а также III - V столбцов таблицы Менделеева. В соответствии с ширинами зазоров, колеблющимися в пределах нескольких единиц электрон-вольт, созданы полупроводниковые лазеры, охватывающие диапазон длин волн от ультрафиолета до далекого инфракрасного света.

Электролюминесценцией называют люминесценцию вещества, возбуждаемую электрическим полем. Это явление наблюдается в газах и твердых телах, когда атомы или молекулы переходят в возбужденное состояние под действием передаваемой им электрической энергии.

Электролюминесценция газов исследуется с середины прошлого века и используется в газоразрядных источниках света. Электролюминесценция твердых тел была обнаружена в начале века Г.Раундом и О.В.Лосевым при исследовании контактных явлений на карбиде кремния и в 30-х годах Ж.Дестрио в изолированных кристаллах сульфида цинка при изучении эффекта Гуддена-Поля. В последующие годы проводились исследования процессов возбуждения люминесценции электрическим полем в различных материалах и композиционных структурах. Эти эффекты были реализованы в промышленных приборах в 60-х и 70-х годах. Данные технические достижения в создании электролюминесцентных источников излучения были обусловлены развитием квантовой теории твердых тел и успехами полупроводниковой технологии.

Электролюминесценция отличается от других видов люминесценции прежде всего способом подведения энергии к веществу. В наиболее определенных случаях энергия, необходимая для возникновения излучения, непосредственно поставляется электрическим полем, которое изменяет потенциальную или кинетическую энергию электронов в твердом теле. При изучении электролюминесценции особое внимание уделяется процессам передачи электрической энергии, т.е. механизму возбуждения или ионизации центров свечения. При возвращении возбужденных центров в основное состояние с излучением света достаточно учитывать влияние электрического поля на условия рекомбинации при определенном строении этих центров, хотя в общем случае поле может влиять и на энергетические характеристики как этих центров, так и основного вещества.

Большинство электролюминесцентных веществ относится к кри-сталлофосфорам, в которых процессы возбуждения и свечения могут затрагивать не только отдельные центры свечения (атомы примеси или другие точечные дефекты и их комплексы), но и кристалл в целом.

Существует несколько типов процессов, приводящих к появлению свечения твердых тел, находящихся в электрическом поле. Во всех случаях поле должно способствовать появлению либо непосредственно возбужденных центров свечения, либо дополнительных, неравновесных носителей в зонах разрешенных энергий, которые обуславливают возникновение излучения при их последующей рекомбинации.

К особенностям электролюминесценции следует отнести то, что люминесцирующие образцы в большинстве случаев являются неоднородными по электрическим и оптическим свойствам даже до приложения электрического поля. Действие поля осуществляется в областях его повышенной напряженности, т.е. в различного рода потенциальных барьерах. Если же кристалл был однородным до приложения электрического поля, то воздействие поля также приводит к изменению электрических свойств различных областей кристалла.

Наличие последовательно включенных областей кристалла с большой и малой напряженностью электрического поля неизбежно приводит к их взаимодействию. Распределение напряжения по образцу может зависеть как от начальных свойств этих областей при данной температуре, так и от интенсивности ионизации в области сильного поля. Характеристики люминесцентных кристаллов, изолированных от электродов, особенно сложны, так как, кроме усложнения электрической схемы, в этом случае добавляется влияние поляризации образца, которая приводит к неравномерному во времени возбуждению кристалла.

Полем управляются как процессы возбуждения, так и процессы рекомбинации, причем в случае изолированных кристаллов эти процессы могут быть разделены во времени (после генерации носителей следует их разведение и обратное их движение происходит при изменении направления поля). Эти процессы способны оказывать значительное влияние на мгновенную и среднюю по времени яркость излучения, а также на выход электролюминесценции.

Дополнительные неравновесные носители, которые могут обуславливать возникновение излучения, могут быть получены в кристаллах следующими двумя способами: под действием сильного электрического поля в самом кристалле или в результате пространственного перераспределения под влиянием поля носителей, уже имеющихся в твердом теле. Эти основные способы возбуждения электролюмшесценции осуществляются в р-п переходах, включенных в прямом и обратном направлениях.

Когда переход включен в прямом направлении, происходит инжек-ция электронов и дырок в прилегающие области с противоположным типом проводимости. Внешнее поле уменьшает поле перехода и ин-жекция протекает в условиях слабого электрического поля. Внешнее электрическое поле увеличивает потенциальную энергию носителей заряда разного знака и создает условия для их сближения и рекомбинации. Электролюминесценция данного типа называется инжекцион-ной, она используется в светодиодах.

Когда переход включен в обратном направлении, то при достаточно большой напряженности электрического поля - 105-106 В/см в области перехода происходит увеличение обратного тока, связанное с ростом концентрации под действием электрического пробоя вследствие туннельных или ударных процессов и возникает излучение, связанное с рекомбинацией и другими процессами.

Увеличение кинетической энергии электронов происходит при ударных процессах в сильном электрическом поле, эти ускоренные электроны способны создавать электронно-дырочные пары или же непосредственно ионизировать или возбуждать центры свечения. Электролюминесценция такого типа называется предпробойной. Предпро-бойная электролюминесценция в сильном поле может осуществляться не только в р-п переходах, но и в гетеропереходах, поверхностных барьерах, поликристаллических зернах и тонких пленках люминофоров. При этом кристалл может быть изолирован от одного или обоих электродов, а возбуждающее напряжение может быть переменным. Поскольку при возбуждении электролюминесценции переменным напряжением носители заряда периодически подводятся к поверхности кристаллов, роль поверхностных ловушек и центров рекомбинации увеличивается по сравнению с фотолюминесценцией. Состояние поверхности люминофора может существенно влиять на величину электролюминесценции также и потому, что области концентрации внешнего поля и возбуждения располагаются в ряде случаев непосредственно у поверхности кристаллов. Предпробойная электролюминесценция используется в плоских индикаторах.

Другие типы электролюминесценции твердых тел пока не нашли широкого применения из-за низкого энергетического выхода.

Явление предпробойной электролюминесценции в настоящее время применяется в пленочных источниках света: порошковых и тонкопленочных, возбуждаемых постоянным и переменным напряжением. Первые промышленные образцы электролюминесцентных излучателей на основе порошкообразных люминофоров были получены в конце 50-х годов. Они применяются до настоящего времени в источниках света различного назначения в качестве электролюминесцентных панелей: светильники, световые указатели, цифробуквенные индикаторы, мнемосхемы и др.

Порошковый светоголучающий элемент представляет собой многослойную структуру на прозрачном основании: стеклянной пластине или полимерной пленке. Источник излучения состоит из прозрачного электрода на основании, люминесцентного слоя и второго электрода, непрозрачного. Излучение выходит через прозрачный электрод и основание.

Люминесцентный слой состоит из порошкообразного люминофора с органическим или неорганическим связующим. Толщина люминесцентного слоя составляет 30-100 мкм, содержание связующего для излучателей, возбуждаемых переменным напряжением, составляет 30-50 процентов, а для излучателей, возбуждаемых постоянным полем 5-25 процентов. Эти излучатели отличаются также размером зёрен люминесцентных порошкообразных материалов: люминофоры, возбуждаемые переменным напряжением, имеют среднюю величину частиц от 1 до 10 мкм, а люминофоры для постоянного напряжения более мелкозернистые - от 0,2 до 2 мкм.

В основном в качестве люминофоров используются порошки сульфида цинка и кадмия и сульфоселенидные соединения. В последние годы разработаны люминесцентные материалы на основе сульфидов кальция и стронция. В качестве активаторов используются медь, марганец, галлий, серебро, свинец и другие вещества, которые вводятся в люминофоры в количестве от единиц до сотых долей процента. Присутствие меди в этих люминофорах является обязательным, поскольку она образует отдельную фазу (сульфид меди) на поверхности зёрен при прокаливании шихты. Для образования отдельной фазы медь вводят в количествах, превышающих ее предел растворимости в материале люминофора Контакт этих фаз приводит к появлению на поверхности зёрен люминофора гетеропереходов, обуславливающих концентрацию электрического поля в поверхностных барьерах. Легирование медью приводит к увеличению яркости излучения и повышению эффективности электролюминесценции. Цвет свечения люминофоров определяется типом и количеством вводимой примеси, промышленностью выпускаются люминесцентные материалы, излучающие во всем видимом диапазоне. Наиболее высокие значения яркости получены для люминофоров на основе сульфида цинка, легированного марганцем, с желтым цветом свечения. Перспективными считаются люминофоры на основе сульфидов щелочноземельных металлов, легированных галогенидами редкоземельных элементов.

В качестве связующего в люминесцентном слое используются диэлектрические лаки на основе эпоксидных смол, цианэтилцеллюлозы, цианэтилового эфира поливинилового спирта и другие, а также стек-лоэмалевое связующее.

Светотехнические характеристики излучателей зависят от конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов. К конструктивно-технологическим относят тип люминофора, размер зёрен порошка, тип связующего, толщину и содержание люминесцентного слоя и др. К эксплуатационным факторам относят амплитуду и частоту возбуждающего напряжения, температуру, влажность среды и др. Обычно возбуждение электролюминесценции в порошковых излучателях производится напряжением величиной 50-300 В постоянного значения или изменяющимся с частотой 50-5000 Гц. Яркость излучения электролюминесцентных панелей составляет от 5 до 150 кд/м2. Отечественной промышленностью выпускаются электролюминесцентные индикаторы типа ИТЭЛ, ИЭМ, МЭЛ и другие, используемые в качестве источников света, цифровых индикаторов, мнемонических и графических малоформатных экранов.

К недостаткам порошковых электролюминесцентных индикаторов относят ограниченные значения яркости и небольшой срок службы, который во многом обусловлен диффузией меди и других примесей. Несмотря на обширные исследования деградационных явлений в порошкообразных светоизлучающих структурах долговечность приборов не превышает нескольких тысяч часов.

Исследования тонкопленочных источников излучения были начаты несколько позже, чем изучение порошковых люминофоров. Долгое время пленки рассматривались в основном как удобный объект для исследования физики электролюминесценции. Интерес к исследованиям тонкопленочных электролюминесцентных структур резко возрос после того, как в 1974 г. исследователями фирмы «Sharp» был представлен первый тонкоплёночный плоский экран, обладающий высокими функциональными характеристиками. Успехи в технологии получения тонких пленок, а также разработка структур, в которых слой люминофора толщиной около 1 мкм расположен между двумя более тонкими слоями диэлектрика, позволили создать излучатели, возбуждаемые переменным напряжением, которые имеют более высокую яркость и срок службы по сравнению с порошковыми.

В качестве источников излучения исследовались тонкоплёночные электролюминесцентные структуры постоянного и переменного тока. К достоинствам тонкопленочных структур постоянного тока относится в первую очередь низкое управляющее напряжение - 3-20 В. Светоиз-лучающие элементы получаются обычно нанесением люминесцентного слоя сульфида или селенида цинка на полупроводниковую подлож-ку(кремний, германий, арсенид галлия и др.). Использование физических характеристик границы раздела полупроводник-люминофор является одним из методов обеспечения носителей большой энергией. Разница работ выхода электронов здесь применяется для инжекции горячих носителей в слой люминофора, где они возбуждают электролюминесценцию. Основным механизмом инжекции является туннели-рование электронов сквозь энергетический барьер в зоне проводимоста. Среди методов контроля инжекции носителей в электролюминесцентный слой, которые были опробованы для управления светоиздумающими устройствами постоянного тока, следует назвать использование МДП-диодов с отрицательным смещением, гетеропереходов и комбинаций резистивных слоев. Однако ни один из этих подходов пока не привел к созданию жизнеспособной технологии тонкопленочных излучателей постоянного тока, не удалось решить проблему управления устройств. К тому же эти излучающие элементы обладают сравнительно невысокой яркостью и светоотдачей. Тонкопленочные электролюминесцентные источники излучения переменного тока имеют более высокие функциональные характеристики вследствие целого ряда физических особенностей.

Общие явления электролюминесценции в тонких пленках не отличаются принципиально от аналогичных явлений в порошковых люминофорах. Однако по сравнению с возбуждаемыми переменным напряжением порошковыми излучателями изолированные пленки люминофора обладают следующими особенностями. Из-за малой толщины пленок не требуется специальных мер для концентрации поля в узких слоях люминофора, поэтому одна из функций меди - создание в кристаллах люминесцентных материалов барьерных областей толщиной около 0,1 мкм - отпадает. Соответственно исчезают и процессы старения, связанные с диффузией меди, срок службы тонкопленочных источников излучения может превышать 20000 часов. При возбуждении люминесцентных пленок переменным напряжением эффективность электролюминесценции не превышает нескольких процентов, но яркость может быть очень высокой благодаря использованию электрических полей с более высокой напряженностью, значительных токов и более протяженных областей сильного поля. Эти излучатели имеют более высокую разрешающую способность, устойчивость к тепловым и радиационным воздействиям, пространственная однородность изображения, легкость получения полутонов, большой угол обзора, что делает их перспективными для воспроизведения цветного телевизионного изображения.

Достигнутые успехи сделали вполне реальными перспективы создания высокоэффективных, стабильных, многоцветных излучателей на

основе пленочных структур. Этим объясняется значительный интерес к изучению физических свойств тонкопленочных электролюминесцентных структур, их компонентов и технологии получения излучателей.