Электролюминесцентный прибор Советский патент 1977 года по МПК H05B33/20 

I -.,,.

Изобретенне относится к источникам видимого света и может найти применение в оптоэлектроникв н светотехнике.

Известны электролюминесцентные источ.илкк света различного типа. Электролюминесцентные конденсаторы в основном на основе порошков сульфида цинка дают электролюминесдендню, которая возникает в сильных;электрических полях, что Требует приложения достаточно большого переменного напряжения (5О-ЗОО В), Указанные приборы обдадают значительной инерционностью ( 10 сек).

У электролюминесдентных конденсаторов на основе сублнмар-фасфоров рабочее на пряжение может быть значительно снижено . Инжекдионные диоды (светодиоды) нмеют быстродействие на четыре-шесть порядков выше, чем у электролюминесцентных конденсаторов. Светрдиоды требуют большой плотности токов (1О-15О а/см).,Прн мал плотностях тока возврастает доля /безизлу- чательной составляющей, обусловленной рекомбинацией в области пространственного заряда, а при больших плотностях возникает

необходимость отвойа тепла от прибора. Эти недостатки присущи и светодиодам на основе гетеропереходов 2j .

Наиболее близким тахническим решением к изобретению является светодиод на основе ге-тероперехада полупроводниковый кристал; кристалл с ионной проводимостью.

В качестве материала с ионной проводимостью реализуется слой . добавкой N а 2 О

Однако использование в конструкции материала с ионной проводимостью не дает возможности значительно снизить пороговые, и рабочие токи электролюминесценции.

Цель изобретения - достижение низких значений пороговых и рабочих TQKOB электролюминесценции при яркостиизлучения на уровне промышленных образцов.

Это достигается тем, что в известной конструкции электролюминесцентного прибора на основе гетероперехода с активирутошим компонентом, излучающего в видимой области спектра, а в качестве гетероперзе- {хода использован ,Ма СР - еО,, а активируюшим компонентом являются металлоклаотеры натрия размером 50-100 А./ . На фиг. 1 представлена конструкиия прибора в процесса изготовления; на фиг. 2спектральная характеристика прибора; на фиг. 3 - диаграмма кластеризованного гвтероперахода NaCe-QeOjj .

Прибор содержит монокристаллическую Пленку 1, никелевый контакт 2, монокряотэллический N.aCP 3, насьпаенный метал локластерным раствором-QfeO пленку Oe.0jj 4. полупрозрачную пленку 5 алюминия и алюминиевьтй контакт 6.

Конструктивно врийод 1федстаа дяет собой тонкопленочвьй /гетеропереход между Moatv кристаллической плёнкой хлорида натрия С распределенными в ней металлокластерами. в виде квазиметаллических центров коллоидной : дисперсности (КМЦ) в йленкой дву киси германия. Толщина слоа НаСР доводится до 1,0 мкм с диа усетррм рабочей части 0,8-1 мм. Цилиндрическая лунаЕа создав ся высверливанием с дальнейщим б1НЯэотрОПнымтравлением.; Конус имеет угол-i2O150. . ; , , : :, ;.; /- -. .

На лункаХ с углом менее 130 .получают ся более высокоомные коетакты. Оо стороны конической лунки напылялся никелевый контакт (фиг. 1, б), с другс й Стрро.ны о&разда создают КМЦ (фиг. 1, в); Г1ластинку .хлорида натрия подвергают обработде пучком атомов кадмия, который специально воокбуждают катодным рароьадением Кадмиевого диска в атмосфйрэ аргона. Взаимодействие .атомов кадмия с хпорвиом натрия стго.4уянг рует формирование в структуре KOiijtomm tx центров окраски с квазта« еталлическ1Вми сво.йствами; . - . , ., . -,..,.. ,. .

Насыщение пленки хлорида натрия коллоидными центрами сопровождается ее окр& шиванием с характерным максик гМом оптического поглощения у Д -570 мм. Введение в расплав при выращивании исходных кристаллов хлорида натрия 0,1 мол, %

CdC2,j приводит к увеличению максимума коллоидного поглощения и сводит к минимуму вероятность формирования в пленке других типов центров окраски (например,Р-ч1ентров), что важно для обеспе-

чения стайшьности свойств системы.

Катодноплазменной o6pa6j TKe подвергают-поверхность кристалла хлорида/натрия .площадью 10 X 5 мм с таким расчетом, что рабочая часть лунки диаметром 0,8i мм находится в центре. За пределами диаметра рабочей части лунки образовавшиеся квазиметаллические центры в процессе электролюминесценции участия не принимают

На обработанную таким образом поверхность .хлорида натрия напыляют пленку двуокиси германия (фиг. 1, в) толщиной 0,51 мкм. Изготовление образца заканчи- вается напылением полупрозрачной пленки алюминия, алюминиевого контакта и гермётизЕишей прибора пленки прозрачного эпоксидированного компаунда.

При приложении небольших постояиньк. напряжений 3-5 В (полярность указана на фиг. 3) наблюдается интенсивное желто-зеленого цвета.

Коллоидированная пленка хлорида представляет собой сложную гетеросистему, состоящую из множества квазиметалляческих иттерОм, протяженность 50100 А (натриевый коллоид), разделенных тончайшими (5О-1ОО А) прослойками ди-; электрика (хлористого натрия).

При подключении прибора к внешнему источнику электрюны инжектируются из никелевого электрода в монокрйстййЛйЧескую пленку -хлоряда натрия, где они оказьюаются горячими по отношению к квазиметалляческим кпастерам, что приводит к размножению носителя токи.

G другой стороны электроны из валент|11ой зоны двуокиси германия туннелируют в ;алюм1шяевый электрод под влиянием приложенного поля (сопротивление двуокиси германия достаточно высокое 10 ом-см и имеет место сильный полевой перекос зон), освобождая после себя дырки, которью рекомбинируют в области гетероперехода с размноженными на КМИ электронами. Это и пр является в виде желто-seneifioro, свечения, окраска которого соответствует приблизительно Ширине {;;, запрещенной зоны двуокиси германия. Исследование прибора в режиме питания П - импульсами постоянного . напряжения показывает, что его инертность не хуже, чем 10 :сек.

Предложенный прибор дает непрерывное излучение большой яркости (5-10НИТ) от ;.источннка постоянного напряжения при ниэких значениях рабочего напряжения и тока 3-5 В и О,5-О,8 мА соответственно.

В случае применения бездислокационных слоев хлорида натрия и равномерного распределения квазиметаллическах центров по диаметру рабочей части дунки наблюдается равномерное свечение по всему ее диаметп

Формула изобретения

Электропюминесцентный прибор на основе гетероперехода с активирующим компонентом, излучаюлшй в видимой обяасти спектра, отличающийся тем, что, с целью достижения низках значений пороГОВЫ1С R рабочих токов, в качестве. гетероперехода использован NaCP-GeOjya активирующим компонентом являются металлокластеры натрия размером 50-1ООА,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Свечников С, В. Элементы оптоэлектроники. М., Советское радио, 1971.

2.Физика и техника полупроводников Т.2, № 7, 1968, с. 10-16.

3.. Патент США f 3445724, кл. 2О, 03.08.66 (прототип).

9

1№-1УО

§