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固态阴极射线发光亮度的提高


□ 张福俊 徐 征

  摘 要为提高固态阴极射线发光亮度,以碰撞激发为核心,采取了两个方面的措施:第一是增大初电子的密度及过热电子的能量;第二是采用固态阴极射线发光和有机电致发光的混合或级联激发.固态阴极射线发光中的初电子来源包括从电极隧穿的电子和从界面态及材料陷阱中获释的电子.这些电子在电场的作用下在固体薄膜中加速获得能量,成为过热电子.它们碰撞激发有机材料发光后,本身并没有湮灭,而和传导电子及倍增电子一道与注入的空穴复合,产生发光.
  关键词固态阴极射线发光,过热电子
  
  Improvement of solid state cathodoluminescence intensity
   ZHANG Fu-JunXU Zheng
  (Key Laboratory of Luminescence and Optical Information, Ministry of Education, Institute of Optoelectronics Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044,China)
  AbstractTwo effective approaches have been implemented to improve solid state cathodoluminescence (SSCL) intensity based on impact excitation. The first is to enhance the injected electron density and the energy of hot electrons. The second is to use mixed excitation, to produce a combination of SSCL and organic electroluminescence. In SSCL the electron source includes injected electrons from the cathode, as well as electrons freed from interfacial states and those trapped in the material. These electrons are accelerated in the solid thin films and become hot electrons, which can directly excite the organic material and then recombine with injected holes in the same manner as conducting electrons and multiplied electrons. 
  Keywordssolid state cathodoluminescence(SSCL), hot electrons
  
  1 引言
  
  固态阴极射线发光的激发是靠加速层中过热电子的能量积累,这种激发是提高固态阴极射线发光强度或效率的核心及基础[1—3].为加强这种激发的力度,我们采用扩大初电子源及提高过热电子能量的方法.同时,为放大这个激发的效果,我们采用级联和混合激发的结构.过热电子能量的上限问题在金属-氧化物-硅(MOS)结构的器件中已有研究,其结论可用来解释电介质的击穿和器件的不稳定性.据文献[1]中的数据,SiO2薄膜在电场强度为3MV/cm、膜厚为500nm的条件下,过热电子的能量可以达到100eV.这对于固态阴极射线激发而言,电场强度合适,过热电子能量足够.我们在研究无机场致发光中,提出了分层优化的器件结构,以SiO2为电子加速层,ZnS为发光层,助推了ZnS层中的电子加速过程,从而获得了更多的能量和更高的过热电子.实验结果表明,二氧化硅、硫化锌、五氧化二钽等材料具有良好的电子加速能力[4,5].利用这些材料作加速层出现了许多新现象,比如,光谱蓝移[6]、亮度提高[7]、电流倍增[8]等.研究电子在这些无机半导体材料中的输运特性无疑是揭示这些现象本质的很好的途径.在各种薄膜电荷输运理论研究方法中,蒙特卡罗方法一直是一个重要方法[9].这种方法已在Si和GaAs 的模拟中进行了尝试,并获得了较好的结果[10,11].在对ZnS薄膜中电子输运的的研究中,我们引入蒙特卡罗模拟方法,目的是了解输运中的主要特征及提高过热电子能量的途径[12].本文的目的是提高固态阴极射线发光的亮度和效率,其技术路线是采用扩大初电子源、提高加速能力及使用混合激发或级联的方式.
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摘自:物理 2008年第11期  
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