СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА ZnS:Cu,Mn
Широкие перспективы технического применения электролюминесценции для создания устройств отображения информации до сих пор должным образом не реализованы вследствие недостаточной стабильности оптико-электрических характеристик современных электролюминесцентных излучателей (ЭЛИ). В то же время прогресс в области производства и использования ЭЛИ невозможен без решения проблемы дезактивации энергии, для решения которой необходимо проведение обширных исследований по изучению физических механизмов, лежащих в основе электролюминесценции кристаллофосфоров, в первую очередь на основе соединений ZnS:Cu и ZnS:Mn [1, 2].
Существующие технологии производства электролюминофоров (ЭЛФ) желтого цвета свечения основаны главным образом на синтезе твердых растворов сульфоселенидов цинка и кадмия, активированных медью, создающих существенную экологическую проблему при попадании в окружающую среду. Кроме того, при производстве люминофоров данного класса необходимо использование аргонной атмосферы, что предполагает двухстадийное прокаливание, является нетехнологичным и приводит к удорожанию производства.
Наряду с сульфоселенидными электролюминофорами, излучающими в желтой области спектра, существует также ЭЛФ на основе сульфида цинка, активированного медью и марганцем (ZnS:Cu,Mn), в составе которого отсутствуют токсичные соединения кадмия и селена. Однако низкая яркость свечения и высокая скорость деградации яркости до сих пор не позволяют применять данный ЭЛФ в современных ЭЛИ.
В настоящее время сотрудниками базовой кафедры технологии перспективных химических и биологических материалов ЮНЦ РАН ведется усовершенствование методики синтеза электролюминофора на основе системы ZnS:Cu,Mn – Cu2-XS, с целью получения продукта, не уступающего по яркости свечения и стабильности серийно выпускаемым маркам ЭЛФ.
В данной работе представлены результаты исследования спектральных характеристик электролюминофоров ZnS:Cu,Mn, содержащих различное количество Mn. Синтез проводили по стандартной методике: шихту прокаливали при температуре 970°С в течение двух часов в восстановительной атмосфере под слоем активированного угля в стеклоуглеродных тиглях. Затем люминофор обрабатывали раствором аммиака и карбоната аммония в присутствии окислителя (персульфат аммония) с целью удаления с поверхности кристаллов ЭЛФ избыточного сульфида меди, снижающего яркость и напряжение пробоя.
Исследование спектров люминесценции производили на экспериментальной установке, собранной на базе светосильного спектрометра СДЛ-1, оснащенного дополнительными современными методами регистрации (малошумным сверхчувствительным ФЭУ EMI-1, двухканальным цифровым запоминающим осциллографом АСК-3106 с программным обеспечением). Возбуждение электролюминофоров осуществлялось при помощи генератора сигналов ГЗ-34.
1 – концентрация Mn 0,934 мол.%.;
2 – концентрация Mn 0,157 мол.%.
Концентрация меди в исследуемых образцах не изменялась и была равна 0,35 мол.%. На рис. 1 представлены спектры люминесценции образцов с концентрацией марганца 0,157 мол.% (кривая 1) и 0,934 мол.% (кривая 2).
Как видно из рис. 1, при концентрации Mn 0,157 мол.% спектр представлен тремя выраженными полосами с λmах = 438нм, 520нм и 585нм. При увеличении концентрации Mn до 0,934 мол.% интенсивность коротковолновых полос резко падает, а длинноволновая часть спектра деформируется с разделением на два максимума с λmах = 560нм и 595нм. ............
