УДК 535.37
ГУРИН Н.Т., ШЛЯПИН А.В., САБИТОВ О.Ю.
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В
ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ
ИЗЛУЧАТЕЛЯХ
Ульяновский государственный университет, 432700, г.Ульяновск, Л.Толстого,42, тел.: (8422)
320617, fax: (8422) 329121, e-mail: soy@sv.uven.ru
Важнейшими этапами развития предпробойной электролюминесценции в
тонкопленочных (ТП) электролюминесцентных (ЭЛ) излучателях (ЭЛИ) являются
процессы генерации и переноса носителей заряда и их взаимодействие с центрами
свечения и дефектами кристаллической решетки люминофора в сильном
электрическом поле, протекающие в условиях существования объемных зарядов в
слое люминофора [1,2]. При этом важными для изучения особенностями
токопереноса являются вольт-зарядовые и вольт-фарадные характеристики. Задачей
данной работы является исследование указанных характеристик.
Были выполнены экспериментальные исследования ТП ЭЛИ со структурой
МДПДМ, где М - нижний прозрачный электрод на основе SnO2 толщиной 0.2 мкм,
нанесенный на стеклянную подложку, и верхний непрозрачный тонкопленочный
электрод на основе Al толщиной 0.15 мкм диаметром 1.5 мм; П -
электролюминесцентный слой ZnS:Mn (0.5% масс.) толщиной 0.54 мкм; Д -
диэлектрический слой ZrO2 x Y2O3 (13% масс.) толщиной 0.15 мкм. Слой
люминофора наносили вакуумтермическим испарением в квазизамкнутом объеме с
последующим отжигом при температуре 250оС в течение часа, непрозрачный
электрод - вакуумтермическим испарением, тонкопленочные диэлектрические слои
получали электронно-лучевым испарением. Экспериментально исследованы
зависимости тока и мгновенной яркости свечения от времени при возбуждении ТП
ЭЛИ знакопеременным напряжением треугольной формы, подаваемым с генератора
Г6-34 с дополнительным усилителем - формирователем и внешним генератором
запуска Г5-89. Амплитуда импульсов составляла (160-170)В при коэффициенте
нелинейности не более 2%. В режиме однократного запуска напряжение

возбуждения представляло собой пачку импульсов из двух периодов напряжения
треугольной формы, следующих с частотой 2, 10, 50, 200, 500, 1000 Гц. Время
между однократными запусками Тs изменялось в пределах (0.1-100)с. В
непрерывном режиме частота изменялась от 10 до 1000 Гц. Ток через ТП ЭЛИ
измерялся с помощью включаемого последовательно с ТП ЭЛИ резистора
сопротивлением 100 Ом - 10 кОм, падение напряжения на котором не превышало 1
В. Значения тока Ip, заряда Qp, протекающих через слой люминофора, среднее поле в
слое люминофора Fp и емкость ТП ЭЛИ Ce рассчитывались на основе
экспериментальных данных по методике [1,2].
Зависимость емкости ТП ЭЛИ Ce от напряжения свидетельствует о
существенной асимметрии структуры при различных полярностях напряжения
аналогично [2], возрастающей по мере перехода от непрерывного режима
возбуждения к режиму однократного запуска с увеличением периода запуска Ts.
При этом в активном режиме ТП ЭЛИ в случае подачи отрицательной полуволны
напряжения на верхний электрод наблюдается максимум Ce, значительно
превышающий значение емкости изолирующих слоев ТП ЭЛИ Ci и возрастающий с
увеличением Ts для всех частот напряжения возбуждения, что свидетельствует не
просто о росте емкости слоя люминофора Cp, а о том, что эта емкость становится
отрицательной.
Вид зависимостей Cp(Fp) совмещенных с зависимостями Ip(Fp) полностью
соответствует характеристикам приборов с отрицательным дифференциальным
сопротивлением (ОДС) S-типа [3]. При этом в случае приложения отрицательной
полуволны напряжения к нижнему электроду и появлению ОДС N-типа емкость Cp
возрастает без изменения знака на N-участке зависимости Ip(Fp), что также
соответствует [3]. Как свидетельствует вид зависимостей яркости L и тока Ie от
времени при однократном запуске, в третьем и четвертом полупериодах напряжения
эти зависимости не зависят от Ts и совпадают с зависимостями L(t) и Ie(t) для
непрерывного режима возбуждения с той же частотой приложенного напряжения.
Это позволило определить начальные условия при расчете характеристик Qp(Fp) для
указанных режимов возбуждения, а также определить значения остаточного
поляризационного заряда Qpol и поля остаточной поляризации Fpol в слое

люминофора. При этом как и следовало ожидать, зависимость Qpol(Fpol) носит
линейный характер. Зависимости Qpol(Ts) и Fpol(Ts) в исследованном временном
интервале Ts в первом приближении спадают экспоненциально. Полученные
результаты характеризуют деполяризацию ТП ЭЛИ за счет релаксации заряда на
поверхностных состояниях границы раздела "люминофор - диэлектрик" [1] и могут
характеризовать релаксацию объемного заряда в слое люминофора, связанного с
дефектами структуры.
1.
Bringuier.E. // J.Appl.Phys. 1989, v.66, 3, p.1314-1325.
2.
McArtur R.C.,Davidson J.D., Wager J.F. et all. // Appl.Phys.Lett. 1990, v.56, 19,
p.1889-1891.
3.
Гаряинов С.А., Абезгауз И.Д. Полупроводниковые приборы с отрицательным
сопротивлением. М.: Энергия, 1970. - 252с.