Конструкция электролюминесцентного конденсатора (ЭЛК) и принцип его работы

Различают пленочные и порошковые электролюминесцентные конденсаторы (рисунок 1.1). Пленочные образцы ЭЛК изготовляют вакуумным напылением. Их толщина составляет десятые доли микрона, при этом слой люминофора состоит из большого количества мелких кристаллитов. Порошковые люминофоры состоят из большого количества мелких кристалликов (зерен), хаотически расположенных в слое диэлектрика.

В качестве материалов электродов используются пленки Sn, Cd, In, Ti и др., в качестве диэлектрика – Al₂O₃, SiO₂, Si₃N₄, HfO₂, отличающиеся хорошей адгезией, высокой пробивной напряженностью и являющиеся химически инертными. Возбуждающее электрическое напряжение прикладывается между верхним и нижним электродами. При возбуждении ЭЛК электрическое поле концентрируется в местах с высоким сопротивлением т.е. в области потенциальных барьеров: на контактах и локальных р – n -переходах, образованных на поверхности люминофора. Для возбуждения используют переменное напряжение.

а	б
Рис. 1.1. Конструкция электролюминесцентных конденсаторов: а – пленочные; б – порошковые 1 – прозрачная подложка; 2, 5 – электроды; 3 – люминофор, 4 – защитный диэлектрический слой

Пленочные образцы ZnS толщиной 0,5–5 мкм не требуют создания областей сильного поля. Люминесценция возбуждается в приповерхностных слоях, в которые поступают электроны из поверхностных уровней.

Рассмотрим случай с двумя симметричными запирающими барьерами на поверхности в отсутствие внешнего напряжения. Такая схема соответствует, например, однородным кристаллам ZnS, у которых всегда присутствуют поверхностные барьеры, связанные с адсорбцией молекул-акцепторов.

Можно моделировать зерно люминофора (или пленку) с помощью энергетической схемы, изображенной на рисунке 1.2. Барьер у катода (область 1) окажется включенным в запирающем направлении (рисунок 1.2,б), и в него смогут входить электроны с поверхностных уровней или из другого кристалла. В этом барьере развивается ударная ионизация, электроны отводятся полем в правую часть кристалла, а дырки – в левую.

По мере продвижения носителей происходит захват электронов на центры рекомбинации, освободившиеся под действием электрического поля, при этом наблюдаются вспышки яркости . Вспышки в области 2 определяются электронами, «заторможенными» барьером 2 (рисунок 1.2,б). После изменения направления поля (рисунок 1.2,в) возвращающиеся электроны рекомбинируют на центрах рекомбинации, давая вспышку в области 2, а затем 1. Одновременно происходит ионизация центров в барьере 2, которая может быть основным источником электронов, движущихся влево. Таким образом, процессы ионизации и рекомбинации оказываются разделенными в пространстве и/или по времени. Форма основного светового пика (рисунок 1.2) определяется двумя процессами: изменением со временем числа ионизован центров свечения в данной области кристалла (например, в области 1) и изменением скорости ионизации у противоположного края кристалла (в области 2).