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固态阴极射线发光的发现


□ 冀国蕊 徐叙瑢

  摘 要 通过分层优化方案,采用有机场致发光材料,发现了一种新的激发发光方式,即固态阴极射线发光(solid state cathodoluminescence,简称SSCL),文章主要介绍了固态阴极射线发光的发现历史、发光现象的辨认、发光现象的普适性考察以及其良好的发展前景.
  关键词 固态阴极射线发光,过热电子,发光强度
  The discovery of solid state cathodoluminescence
  JI Guo-RuiXU Xu-Rong
  
  (Key Laboratory of Luminescence and Optical Information, Ministry of Education, Institute of Optoelectronic Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)
  
  AbstractA novel form of luminescence, solid state cathodoluminescence (SSCL) was discovered when certain organic materials were employed as the active layer in an optimally designed scheme. In this paper we recount the history of the discovery of SSCL, identification of the experimental phenomena, investigation of its universal characteristics, and its potential development.
  Keywordssolid state cathodoluminescence(SSCL), hot electrons, luminescence intensity
  
  1 引言
  
  从20世纪30年代,人类对发光进行系统深入的科学研究,并取得长足的进步,尤其是在照明、信息显示技术方面,取得的成就更加令人瞩目.大家所熟悉的显示技术是阴极射线管(CRT),由于其色彩丰富、亮度高、工艺成熟,被广泛使用.但由于它体积笨重、功耗高等缺陷,人们开始努力寻找新型的平板显示技术,如电致发光显示、等离子体显示(PDP)、液晶显示(LCD)、发光二极管显示(LED).
  在这些平板显示技术中,它们各有其优缺点,而电致发光显示技术是比较理想的,它表现出优越的特性:主动发光、全固化、宽视角、高分辨率、耐震动等,但无论是有机发光器件还是无机发光器件都有其局限性.由于无机发光器件的蓝色发光达不到实用化的要求,在彩色显示方面受到限制,而有机器件虽然解决了蓝色发光的问题,但工作寿命还需进一步完善.为了将两者优势互补,充分利用二者的优点,开辟一条新的途径,我们采用有机无机复合的方法制备优势互补的器件,并在分层优化方案[1—5]的基础上,采用有机场致发光材料,发现了固态阴极射线发光.
  
  2 固态阴极射线发光的发现
  
  2.1 分层优化
  在分层优化方案中,预热层和加速层通常分别采用SiO和SiO2,在加速层前,另加一个预热层,使电子在进入加速层前已有了一定的能量,进一步加速后,才进入发光层.由于发光层内也有电场,电子还可加速,便可获得高能量的过热电子,这样就得到高亮度的发光器件,其结构如图1所示.
  
  这种结构有以下一系列的优点:
  (1)SiO2加速电子的能量在有的实验条件下可达到100eV.电子在SiO2中被加速后,能够有足够的能量来碰撞激发发光中心使之发光,这样一个电子有可能多次激发发光,从而提高了电子的利用率.
  (2)通过分层优化结构,提高了经加速注入发光层的电子能量,达到8eV后,可实现加速后的电子的助推作用,使电子在发光层内进一步加速,过热电子能量显著提高.
  (3)在高场下,过热电子的能量分布向高能区集中,提高了可以引起激发的过热电子的数目.
  (4)可以观察到二次跃升,并用Monte Carlo模拟论证了实现二次跃升的条件.
  (5)它可以提高电致发光的蓝、红比,增强蓝光,这可为全彩色发光提供急需的蓝光.
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摘自:物理 2008年第11期  
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