Рощина Ніна Миколаївна. Розробка фізико-хімічного методу одержання і дослідження характеристик світловипромінюючих структур на основі широкозонних А2В6

Краткое описание

Рощина Ніна Миколаївна. Розробка фізико-хімічного методу одержання і дослідження характеристик світловипромінюючих структур на основі широкозонних А2В6 : Дис... канд. наук: 05.27.06 - 2008.

Рощина Н.М. Розробка фізико-хімічного методу одержання і дослідження характеристик світловипромінюючих структур на основі широкозонних А2В6. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.06 технологія, обладнання і виробництво електронної техніки. Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2008.
Дисертація присвячена розробці із металоорганічних сполук та комплексному дослідженню характеристик тонких плівок на основі широкозонних А2В6з метою їх використання в якості світловипромінюючих структур.
Вперше одержані тонкі плівки ZnS:Cu та композитні шари, що містять нанорозмірні частинки ZnS і CdS, різного кольору світіння. Досліджено морфологію поверхні та структуру полікристалічних плівок на основі ZnS:Cu та композитних плівок на основі ZnS і CdS. Встановлено, що плівки на основі ZnS:Cu мають більш впорядковану структуру і менш рельєфну поверхню, ніж плівки, одержані методом електронно-променевого випаровування у вакуумі.
Досліджені спектри фото- та електролюмінесценції, електричні та електролюмінесцентні характеристики світловипромінюючих структур. Виявлено, що випромінювальні властивості одержаних зразків найбільше залежать від концентрації вихідних речовин і температури підкладинки. Змінюючи температуру підкладинки від 260 до 300 С (тонкі плівки ZnS:Cu) та від 120 до 40 С (композитні плівки),можна одержати кольори світіння від червоного до синього.
Розроблено стабільний тонкоплівковий електролюмінофор, одержаний на основі ZnS:Cu, з синім кольором світіння (lmax= 455 нм), яскравістю 10 кд/м2при збудженні синусоїдальною напругою частотою 5 кГц, 60 В. Характер деградації одержаного люмінофора такий самий, як для промислових тонкоплівкових люмінофорів.

Виходячи з аналізу проведених досліджень, вперше:
1. Розроблена проста та недорога безвакуумна технологія отримання із хелатних металоорганічних сполук світловипромінюючих полікристалічних плівок на основі сульфіду цинку з різним вмістом міді при температурі підкладинки в діапазоні 260300 С та нанокомпозитних плівок на основі сульфідів цинку та кадмію при температурі підкладинки в діапазоні 40120 С.
2. Встановлено, що кристалічна структура та морфологія поверхні плівок залежить від технологічних умов, при яких вони були одержані. Виявлено, що плівки ZnS:Cu, одержані при температурі до 300 С зі швидкістю розпилюванняVрозп1 мл/хв, є полікристалічними, гексагонального типу, з переважаючою орієнтацією в напрямку <0001>, мають більш впорядковану структуру й менш рельєфну поверхню, ніж плівки, отримані методом електронно-променевого випаровування у вакуумі.
3. Виявлено, що випромінювальні властивості плівок найбільше залежать від концентрації вихідних речовин і температури підкладинки. Максимальна яскравість випромінювання забезпечується при СCu= 0,10,2 % масових. Зміна температури підкладинки в інтервалі 220260 C практично не впливає на інтенсивність люмінесценції, тоді як збільшення температури від 260 до 300 С призводить доросту інтенсивності випромінювання залежно від концентрації міді на 23 порядки величини. Змінюючи температуру підкладинки від 260 до 300 С,можна одержати кольори світіння від червоного до синього.
4. Досліджено вплив легування домішками в процесі термічної обробки плівок сульфідів цинку з метою оптимізації режимів активації в процесі росту для збільшення яскравості й світловіддачі. Встановлено, що введення активатора й коактиватора в ході наступної термообробки призводить до того, що смуга власних дефектів (лmax= 570 нм) виявляється повністю подавленою й з’являються смуги, характерні для "синіх" і "зелених" центрів світіння міді.
5. Показано, що стабільність роботи досліджуваних структур суттєво залежить від умов формування плівок. Для вихідних MOCVD-зразків, одержаних на основі ZnS:Cu, час напрацювання на відмову становить 1,0 год. Для зразків, що зазнали легування в процесі термообробки та в разі відсутності в складі центрів світіння атомів кисню, час напрацювання на відмову6 годин.
6. Розроблено стабільний тонкоплівковий електролюмінофор на основі ZnS:Cu з синім кольором світіння (lmax= 455 нм) яскравістю 10 кд/м2при збудженні синусоїдальною напругою частотою 5 кГц, 60 В. Характер деградації одержаного електролюмінофора такий, як і для промислових люмінофорів (наприклад, SrS:Cu), що вказує на можливість одержання електролюмінесцентних випромінювачів на основі досліджуваних структур.
8. Відпрацьовані технологічні режими одержання нанокомпозитних шарів на основі ZnS і CdS, за яких зміна кольору світіння від жовтого до зеленого і синього досягається шляхом зміни температури підкладинки від 120 до 40 С при незмінному складі компонентів вихідної речовини. Встановлено, що світіння в короткохвильовій області спектру відбувається при температурі підкладинки 4050 С, що відповідає більш нерівноважному режиму росту кристалітів і зменшенню їх розмірів.