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固态阴极射线发光的发明

文章分类:理学 - 物理学 宣布工夫:2014-8-2 7:43:39 作者:冀国蕊 徐叙瑢

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  摘 要 经过分层优化方案,接纳无机场致发光资料,发明了一种新的激起发光方法,即固态阴极射线发光(solid state cathodoluminescence,简称SSCL),文章次要引见了固态阴极射线发光的发明汗青、发光景象的识别、发光景象的普适性调查以及其精良的开展远景. 
  要害词 固态阴极射线发光,过热电子,发光强度
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  AbstractA novel form of luminescence, solid state cathodoluminescence (SSCL) was discovered when certain organic materials were employed as the active layer in an optimally designed scheme. In this paper we recount the history of the discovery of SSCL, identification of the experimental phenomena, investigation of its universal characteristics, and its potential development. 
  Keywordssolid state cathodoluminescence(SSCL), hot electrons, luminescence intensity 
   
  1 弁言 
   
  从20世纪30年月,人类对发光停止零碎深化的迷信研讨,并获得长足的提高,尤其是在照明、信息表现技能方面,获得的成绩愈加令人注目.各人所熟习的表现技能是阴极射线管(CRT),由于其颜色丰厚、亮度高、工艺成熟,被普遍运用.但由于它体积轻巧、功耗初等缺陷,人们开端高兴寻觅新型的平板表现技能,如电致发光表现、等离子体表现(PDP)、液晶表现(LCD)、发光二极管表现(LED). 
  在这些平板表现技能中,它们各有其优缺陷,而电致发光表现技能是比拟抱负的,它体现出良好的特性:自动发光、全固化、宽视角、高辨别率、耐震惊等,但无论是无机发光器件照旧无机发光器件都有其范围性.由于无机发光器件的蓝色发光达不到适用化的要求,在黑色表现方面遭到限定,而无机器件固然处理了蓝色发光的题目,但任务寿命还需进一步美满.为了将两者劣势互补,充沛应用二者的长处,开拓一条新的途径,我们接纳无机无机复合的办法制备劣势互补的器件,并在分层优化方案[1—5]的根底上,接纳无机场致发光资料,发明了固态阴极射线发光. 
   
  2 固态阴极射线发光的发明 
   
  2.1 分层优化 
  在分层优化方案中,预热层和减速层通常辨别接纳SiO和SiO2,在减速层前,另加一个预热层,使电子在进入减速层前已有了肯定的能量,进一步减速后,才进入发光层.由于发光层内也有电场,电子还可减速,便可取得高能量的过热电子,如许就失掉高亮度的发光器件,其构造如图1所示. 
   
  这种构造有以下一系列的长处: 
  (1)SiO2减速电子的能量在有的实行条件下可到达100eV.电子在SiO2中被减速后,可以有充足的能量来碰撞激起发光中央使之发光,如许一个电子有能够屡次激起发光,从而进步了电子的应用率. 
  (2)经过分层优化构造,进步了经减速注入发光层的电子能量,到达8eV后,可完成减速后的电子的助推作用,使电子在发光层内进一步减速,过热电子能量明显进步. 
  (3)在高场下,过热电子的能量散布向高能区会合,进步了可以惹起激起的过热电子的数量. 
  (4)可以察看到二次跃升,并用Monte Carlo模仿论证了完成二次跃升的条件. 
  (5)它可以进步电致发光的蓝、红比,加强蓝光,这可为全黑色发光提供急需的蓝光. 
  2.2 固态阴极射线发光的发明 
  将这种分层优化构造中的发光层改用绝缘发光资料,如Y2O2S:Eu,也可以失掉很平均的Eu的发光,但几率很小,估量是由于Eu的四周晶体构造欠好.思索无机资料分子间互相作用很小,遂改用无机发光资料,如许在无机/无机异质结作分层优化构造的实行中,发明了一种簇新的发光方法[6—11],我们称其为固态阴极射线发光.它是由于电子在SiO2中被减速后,过热电子能量可以到达100eV,过热电子间接碰撞发光层,就能使发光资料中处于基态的电子被激起到激起态,激起态的电子回到基态而开释出光子.一次激起只用几个eV,以是,一个电子有能够先后激起几其中心. 
  固态阴极射线发光(SSCL)与真空阴极射线(VCL)相比在发光激起的方法上是相反的,都是因电子的动能惹起的碰撞激起,其差别之处在于电子的减速方法,SSCL是在固体中而不是在真空中减速,因而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起能量泉源于固体中被减速的电子.在低电场中,电子能量的散布契合玻尔兹曼函数f(E)∝exp(-E/E0),此中E是电子能量,E0是电子均匀能量.此中能量较高的电子数只占总数中的一小局部,初电子的密度也还没有想法控制.真空阴极射线发光的能量泉源是在真空中减速的电子,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,一切减速电子的能量比拟会合,色散很小,散布在3万电子伏左近,初电子的密度也很高,可以到达14mA/mm2.但真空阴极射线则因电子能量很高,常先惹起一些与发光无间接干系的其他效应,如发生二次电子发射、X射线等,直到电子的能量低落到可以和离化或激起能相比较时,才惹起激起.而固态阴极射线发光则差别,它自身即可间接惹起激起,这对固态阴极射线发光中激起能量的应用比拟有利. 
   
  3 固态阴极射线发光的识别 
   
  3.1 与已知的电场诱导的发光差别 
  起首,固态阴极射线发光不是击穿自身的发光或击穿发光激起的光致发光,它也不是电场诱导的发光.电场诱导的发光,有p-n结发光、场致发光、无机场致发光(OEL)等.p-n结发光及无机场致发光都是电子和空穴辨别从阴极和阳极注入,然后在发光层中构成激子,进而复合发光.而在固态阴极射线发光中无法从外界进入空穴,不克不及构成p-n结发光及OEL,无机资料的迁徙率低,无法积聚可以惹起发光的能量,也不克不及构成场致发光.它的激起相似于真空阴极射线,电子从阴极注入到薄膜器件中,在减速层中减速,取得较高能量,碰撞发光层的发光中央,使此中的电子从基态跃迁到激起态.这一碰撞激起是固态阴极射线发光的中心、来源及根底,在高场下激子离化,呈现扩展态的复合发光.在这种激起方法中,过热电子碰撞发光层时,像光致发光一样,使一个HOMO 的电子激起到LUMO 上,同时在HOMO 上留下一个自旋相反的空穴,二者天然构成一个单线态激子,而不会构成三线态激子.以是从实际上讲,这种激起方法的发光服从可以与光致发光相反.  
  3.2 穿插证明 
  为了用

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