《无机电致发光器》PPT课件

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1、第三章无机电致发光器件3.1ELD(electroluminescencedevice)概述3.2分散型ELD的结构和原理3.3薄膜型ELD的制备和原理3.4陶瓷厚膜为绝缘介质的电致发光器件3.5LED的结构、发光基本原理和应用重点:TFELD的结构和原理难点:高场下无机电致发光器件的发光原理无机类EL材料和显示器分类3.1ELD概述3.1.1电致发光(EL)：指半导体，主要是荧光体在外加电场作用下的自发光现象。3.1.2ELD的历史:1936年—法国的Destriau就发现EL现象。1950年—Sylvania公司开发成功分散型EL元件。1983年—日本开

2、始薄膜ELD的批量生产。3.1.3ELD分类：按结构：分散型EL和薄膜型EL。前者的发光层以粉末荧光体的形式构成。后者的发光层以致密的荧光体薄膜构成。按驱动方式：交流驱动型EL和直流驱动型EL。以上可以排列组合出四种EL元件的类型。以上四种EL器件的特征如下图所示。3.1.4ELD的特征：视角大，无闪烁。图像显示质量高。工作温度范围宽；受温度变化的影响小。是全固体显示元件。有小功耗、薄型、质轻等特征。3.2分散型ELD的结构和原理3.2.1.分散型交流ELD1)分散型交流ELD基本结构：基板为ITO(In2O3:SnO2~10%重量比，导电：几十，透光

3、率：85%)玻璃板或柔性塑料板。发光层由荧光体粉末分散在有机粘结剂中做成。荧光体粉末：ZnS:Cu,Cl,或Mn原子等，可得到不同的发光色。粘结剂中采用介电常数比较高的有机油如氰乙基纤维素等。介电质层：防止绝缘层被破坏。背面电极：Al。2)分散型交流ELD发光机制：Fischer模型：ZnS荧光体粉末的粒径:5－30µm。通常在一个ZnS颗粒中会存在点缺陷及线缺陷。电场在ZnS颗粒内会呈非均匀分布，造成的发光状态也不会相同。当观察一个ZnS颗粒时，发光先从若干孤立的点开始，随着电场增加，两点的发光逐渐延伸，相互靠近，汇合成彗星状的发光。在ZnS颗粒内沿线缺陷

4、会有Cu析出，形成电导率较大的CuxS(P型或金属电导状态)，CuxS与ZnS形成异质结。当施加电压时．CuxS/ZnS界面上会产生高于平均场强的电场强度(105-106v/cm)。使位于界面能级的电子通过隧道效应向ZnS内注入，与发光中心捕获的空穴发生复合，产生发光。当发光中心为Mn时，如上所述发生的电子与这些发光中心碰撞使其激发．引起EL发光。1.亮度L与电压间的关系为L0与V0分别为常数，其数值的大小与荧光体的粒径，活化剂及共活化剂的浓度，发光层的厚度，有机粘结剂的介电常数等相关。2.发光效率随电压的增加,先是增加而后减小。发光效率的最大值一般可从亮度

5、出现饱和趋势的电压区域得到。3)分散型交流ELD的亮度－电压特性及发光效率－电压特性3.2.2.分散型直流ELD1)分散型直流ELD基本结构：ITO玻璃基板。包铜处理：将ZnS荧光体浸在Cu2SO4溶液中进行热处理，使其表面产生具有电导性的CuxS层。将ZnS:Cu,Mn荧光体粉末与少量粘结剂的混合物在其上均匀涂布，厚度为30-50µm。背面电极：Al。1.ITO：正极。AL：负极。2.在定形化处理过程中Cu2+离子会从透明电极附近的荧光体粒子向AL电极一侧迁移。2)分散型直流ELD发光机制3.结果在透明电极一侧会出现没有CuxS包覆的电阻率高的ZnS层(脱

6、铜层)。4.外加电压的大部分会作用在脱铜层上，在该层中形成106V/cm的强电场。5.在此强电场作用下，会使电子注入到ZnS层中，经电场加速，成为过热电子。6.过热电子直接碰撞Mn2+会引起其激发，引发EL发光。L-V特性和-V同分散型交流ELD。直流驱动:V=100V,L=500cd/m2。占空比1%的脉冲波形电压驱动：亮度等同直流驱动。＝0.5-1lm/W。3)分散型直流ELD亮度-电压特性及发光效率-电压特性3.3薄膜型ELD的制备和原理3.3.1薄膜型交流ELD(ACTFELD)1)薄膜型交流ELD基本结构：在玻璃基板上依次积层透明电极(ITO)

7、，第一绝缘层，发光层，第二绝缘层，背光电极(Al)等。发光层厚0.5-1µm，绝缘层厚0.3-0.5µm，全膜厚只有2µm左右。2)绝缘层作用-保护发光层，使器件稳定ACTFELD中电场高达106V/cm，应选用针孔少，致密，介质损耗因子tan小，高击穿场强(Ebd)的绝缘层。具有高的介电常数，减少绝缘层上的电压，以保证发光层上有足够电压。绝缘层应具有高的品质因素：Q=·EBd=0·r·EBd。其中，为介电常数，r为相对介电常数。击穿时呈自熄性而非传播性。良好的透明性，粘附性，平整性和化学稳定性。制备工艺简单-电子束蒸发，溅射。3)主要绝缘层材料

8、的介电特性材料EBd(MV/cm)EBd(C