Электролюминесцентная ячейка Советский патент 1979 года по МПК H05B33/18 

Изобретение относится к области электролк -. минесцентных устройств и может быть нспользовайо в Качестве запоминающей ячейки. Известны электропюминесцентные ячейки на основе ZnS, SiO2, в которьк.свечение возникает если им1В1отся области с повышенной ковдентраШ1ей электрического поля. Такие локальные поля образуются обычно в результате конизации saps нее введенных в люминофор примесей и образования пространственного положительного заряда вследствие ухода электронов 1. Из нзвестньК электролюминесцентиых ячеек наиболее близким техническим решением к изобретению является электролюмннесцентная ячейка, в которой люмннофор - окись алюминия - по лучбн электрохимическим окислением алюминия. Одним электродом является алюминий, вторым - нанесенный, на окнсную пленку прозрачный элекТрод. Вольтяркостная характеристика такой ячейки представляет собой экспоненциальную нли степенную зависимость яркостн от напряжения 21 Недостатком такой электролюминесцентной ячейки является то, что вольтяркостные характернотикМ, снятые при последовательном уменьшенни напряжения, совпадают с вольтяркостными характеристиками, снятыми при носледовательиом увеличении напряжения. Это говорнт об отсутствии запоминающих свойств у электролюминесцентной ячейки. Целью Настоящего изобретения является достижение запоминающих свойств ячейкн путем получения оптического гистерезиса ее вольтяркостной характеристики, когда значения яркости, зафиксированные при снятии вольтяркостной характеристики при последовательном уменьшеннн напряжения, значительно превышают значения яркости при тех же напряжениях, полученных при снятии вольтяркостной характеристики в прямом направлении. ; Указанная цель достигается тем, что в электролюминесценТную ячейку, состоящую из двух электродов н электролюмннесцентного слоя в внде окиси алюминия, введены ионы натрия, калня или цезия, а именно калия или цезия с концентрацией 8 - . Ячейка состоит из электрода - алюминиевой фольги, на которой методом электрохил ического окисления в родном растворе щавелевой кислоты сформован слой окиси алюмигииг толщиной 8 .10 5«10 см (люмииос|юр) и методом пиролиза ZnCij нанесен прозрачный электрод из SnOa. Введеше нонов одного из элементов натрия, jcaЛия или цезия осуществлялось непосредствешто в плетпсу окиси алюмгашя сквозь в слое Sndz в процессе обработки электр6яюШЙйс13;ен ион ячейки при температуре 90-100 С в тешние 20-40 мин в 0,8 - 1,5 молярномpactBbpe ацетата натрия при введении ионов натрияЦши аце-, тага калия и при введении ионбв калия, и при температуре 90-100 С в течение 45-65 л-шн в 1молярном растворе хлористого цезия гфи вйедений ионов цезия. Свечение наблюдается со стороны прозрачного электрода из Sn02 при приложенин разности потенциалов 20 - 130 В к электродам. Изобретение поясняется чертежами, На фиг. 1 представлегш йольтяркостная характеристика ячейки, а на фиг, 2 - зЕЙвМйймость величины эффекта намяти от конЦентрацшг ионов натрия. При увеличении напряжедай яркость возрастает (но кривой )„ При уменьшении Напряже ния яркость меняется пи кривой 2. Kaic видно из фиг. 1, Б широком интервале значе1тй напряжений шбл1одается явление оптического гистерезиса, при котором значе1ШЯ яркости на кр1шой 2З1 ачительно превышают значения яркости на кривой 1. Такое поведётте вольтяркостной характернотики обусловлено тем, что для возбуждения элек ролюминесценции необходимо наличие котщентрацииэлектрического шля вблизи катода, что обес fteifKBaeTCH в прикатодную область под действием электри/еского ноля ионов натрия, калия или цезия. Это ведет к образованию в при катодной областт положительного пространственного заряда. Перемещение ионов в диэлектрике, в частности В окиси алюминия, происходит в результате rtepexofla их из одного Междоузлия в следующее путем преодолетшя потенциального барьера между ними. Вероятность такого перехода растет по экспоненциальному закону с ростом прШожёйНогО к окисной пленке напряжения. Соответственно время релаксаций ионной-,лоляризации уменьшается с ростом гфикладываемого к окисной пленке напряжения и дпя изучаемых нами пленок при напряжении 130 В оно составляет lOf - 10 с, в то время как при малых напряжениях ионов .оно исчисляется . Вследствие этого Процесс пёремеШения ионов носит инерционный характер. При уменьшении напряжения значительная часть ионов остается на прежних местах (в потенциапьных ямах). Поэтому количество ионов у катода, а следовательно, и величина положительного пространственного заряда при одном и том же значении напряжения, прияожегаюго к ячейке, при уменьшении поля больше, чем при .увепичешш. . Так как яркость свечения определяется напряже1шостыо электрического поля у катода, а последняя обусловлена кога1ентрацией пространственного нолож11тельного заряда, то и яркость свечешш при одном и том же значении напряЯсешгя при уменьшении электрического поля больш6, чем при его }ОВеличеши. Это явление леяадт в основе памяти ячейки. При количественном описании этого поведегшя за величину эффекта , принято OTHomeioje ДВ/В (см. фиг.1) Bj яркость, измеренная при повьпиенш напряжения, то есть при напряже ши (}i, где Uj - напряжеше, начиная с которого яркость практически перестает зависетьот -напряжешй; ДВ Ва-Вь где Bj - яркость при напряжений УЗ , измеренная при уменьшении напряжения. Па фиг. 2.приведена построенная на основе экспериментальных измерений кривая зависимости величины эффекта ДВ от концентрации С ионов натрия. Кривые зависимости ДВ от концентрации ионов калия и цезия имеют.аналогичный вид. Как видно из фиг. 2, эффект памяти появляется при концентрации ионов порядка .f Величина этого эффекта сНачала быстро растет с ростом концентрации ионов, затем рост этот зшедл яется, я при дальнейшем укепи етш концентрации, нач1шая с норядка 10 см веяич№а эффекта памяти йрактичес- . ки не меняется. Эффект памяти имеет место и при значениях когадентрации более высоких (вы-; ше 10 см ). Однако при ковд нтрациях ионов 10® см и вьпце обычно вероятность эяектрин ческого пробоя электролюминесцентньгх ячеек велика И увеличивается с ростом кощен1| ации ионов. Происходит это, по-видимому, вследствие образойадая металлических мостиков в результате запотОяеШя Шскронор ,в окисной Ш1енке ионами металлов при больших концентраш1ях последних. Поэтому оптимальной является концентрадая ионов порядка 10 - Формула изобретения Электролюминесцентная ячейка, состоящая Из двух электродов и электролюминесцентного слоя в виде окиси алюмдаия, отличакицаясй тем, что, с Ш1ъю достижения зшоминающйх свойств ячейки путем получения оптического гистерезиса в люминофор - окись алюминия - введены ионы натрия, калия или цезия с концентрацией SlO - . Источники информации, принятые во вниманне при экспертизе. 1. Прикладная электролюминесценция. Под редакцией М. В. Фокс. М., Советское радио, : 1974. . 2. Филаретов Г. А.и др. Физика и техника полупроводников, 1967, том 1, стр. 1492;

Aj

8 J

0.5

О jot № fffW jQW o1S Qi7 jolt iQtO fpUt. 2.