固态阴极射线发光的发现

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1、固态阴极射线发光的发现　　摘要通过分层优化方案,采用有机场致发光材料，发现了一种新的激发发光方式，即固态阴极射线发光（solidstatecathodoluminescence,简称SSCL），文章主要介绍了固态阴极射线发光的发现历史、发光现象的辨认、发光现象的普适性考察以及其良好的发展前景.　　关键词固态阴极射线发光，过热电子，发光强度　　AbstractAnovelformofluminescence,solidstatecathodoluminescence(SSCL)aterialsployedastheactivelayerinanoptimallydesigneds

2、cheme.Inthispaperentalphenomena,investigationofitsuniversalcharacteristics,anditspotentialdevelopment.　　Keyinescence(SSCL),hotelectrons,luminescenceintensity　　　　1引言　　　　从20世纪30年代，人类对发光进行系统深入的科学研究，并取得长足的进步，尤其是在照明、信息显示技术方面，取得的成就更加令人瞩目.大家所熟悉的显示技术是阴极射线管（CRT），由于其色彩丰富、亮度高、工艺成熟，被广泛使用.但由于它体积笨重、功耗高等缺陷

3、，人们开始努力寻找新型的平板显示技术，如电致发光显示、等离子体显示（PDP）、液晶显示（LCD）、发光二极管显示（LED）.　　在这些平板显示技术中，它们各有其优缺点，而电致发光显示技术是比较理想的，它表现出优越的特性：主动发光、全固化、宽视角、高分辨率、耐震动等，但无论是有机发光器件还是无机发光器件都有其局限性.由于无机发光器件的蓝色发光达不到实用化的要求，在彩色显示方面受到限制，而有机器件虽然解决了蓝色发光的问题，但工作寿命还需进一步完善.为了将两者优势互补，充分利用二者的优点，开辟一条新的途径，我们采用有机无机复合的方法制备优势互补的器件，并在分层优化方案［1—5］的基础上，采用

4、有机场致发光材料，发现了固态阴极射线发光.　　　　2固态阴极射线发光的发现　　　　2．1分层优化　　在分层优化方案中，预热层和加速层通常分别采用SiO和SiO2，在加速层前，另加一个预热层，使电子在进入加速层前已有了一定的能量，进一步加速后，才进入发光层.由于发光层内也有电场，电子还可加速，便可获得高能量的过热电子，这样就得到高亮度的发光器件，其结构如图1所示.　　　　这种结构有以下一系列的优点：　　（1）SiO2加速电子的能量在有的实验条件下可达到100eV.电子在SiO2中被加速后，能够有足够的能量来碰撞激发发光中心使之发光，这样一个电子有可能多次激发发光，从而提高了电子的

5、利用率.　　（2）通过分层优化结构，提高了经加速注入发光层的电子能量，达到8eV后，可实现加速后的电子的助推作用，使电子在发光层内进一步加速，过热电子能量显著提高.　　（3）在高场下，过热电子的能量分布向高能区集中，提高了可以引起激发的过热电子的数目.　　（4）可以观察到二次跃升，并用MonteCarlo模拟论证了实现二次跃升的条件.　　（5）它可以提高电致发光的蓝、红比，增强蓝光，这可为全彩色发光提供急需的蓝光.　　2．2固态阴极射线发光的发现　　将这种分层优化结构中的发光层改用绝缘发光材料，如Y2O2S：Eu，也可以得到很均匀的Eu的发光，但几率很小，估计是由于Eu的周

6、围晶体结构不好.考虑有机材料分子间相互作用很小，遂改用有机发光材料，这样在无机/有机异质结作分层优化结构的实验中，发现了一种崭新的发光方式［6—11］，我们称其为固态阴极射线发光.它是由于电子在SiO2中被加速后，过热电子能量可以达到100eV，过热电子直接碰撞发光层，就能使发光材料中处于基态的电子被激发到激发态，激发态的电子回到基态而释放出光子.一次激发只用几个eV，所以，一个电子有可能先后激发几个中心.　　固态阴极射线发光（SSCL）与真空阴极射线（VCL）相比在发光激发的方式上是相同的，都是因电子的动能引起的碰撞激发，其不同之处在于电子的加速方式，SSCL是在固体中而不是在真空中

7、加速，因此固态阴极射线发光也称作类阴极射线发光.固态阴极射线发光的激发能量来源于固体中被加速的电子.在低电场中，电子能量的分布符合玻尔兹曼函数f(E)∝exp(-E/E0)，其中E是电子能量，E0是电子平均能量.其中能量较高的电子数只占总数中的一小部分，初电子的密度也还没有设法控制.真空阴极射线发光的能量来源是在真空中加速的电子，它的能量可以很高.像电视显像管中的电压可以加到3万伏，所有加速电子的能量比较集中，色散很小，分布在3万电