Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия icon

Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия



НазваниеПолноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия
КУДРЯВЦЕВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
Дата конвертации31.01.2013
Размер232.03 Kb.
ТипАвтореферат
источник


На правах рукописи

КУДРЯВЦЕВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОЛНОЦВЕТНЫЕ RGB КРИСТАЛЛОФОСФОРЫ:

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НИЗКОВОЛЬТНОЙ И СРЕДНЕВОЛЬТОВОЙ КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

02.00.04 – физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Саратов – 2009

Работа выполнена на кафедре общей и неорганической химии

ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет

им. Н.Г. Чернышевского»

^ Научный руководитель:




доктор химических наук, профессор

Дмитриенко Александр Олегович

^ Официальные оппоненты:




доктор химических наук, профессор

Голота Анатолий Фёдорович

доктор технических наук, профессор

^ Кисин Владимир Владимирович

Ведущая организация:

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Защита состоится 26 ноября 2009 г. в 1400 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.243.07 по химическим наукам при ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83, I корп.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке им. В.А. Артисевич Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Автореферат разослан: «___» октября 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета В.В. Сорокин

^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие современных катодолюминесцентных средств отображения видеоинформации включает создание плоских полноцветных вакуумных флуоресцентных дисплеев (ВФД). В настоящее время они находят широкое применение в создании информационных устройств автомобилей, летательных аппаратов, бытовой техники. В последние годы особое внимание уделяется созданию дисплеев с полевой эмиссией (ДПЭ), где в качестве источника электронов (катода) используется остриёвые алмазоподобные пленки, а также углеродные нанотрубки. По сравнению с термоэлектронным катодом классических ВФД, автоэлектронная эмиссия углеродных материалов создаёт более стабильный поток электронов, возбуждающих люминесценцию экрана. В настоящее время ведутся активные разработки нового типа ВФД – дисплеев на TFT (Thin Film Transistror) подложке, обеспечивающей эффективную адресацию сигнала и управление RGB-пикселем экрана (R – красный, G – зелёный, B – синий).

ВФД и ДПЭ являются приборами, включающими два активных элемента: автоэлектронный катод и катодолюминесцентный экран. Последний состоит из пикселей, в состав которых входит RGB-триада кристаллофосфоров. Наиболее эффективными кристаллофосфорами, возбуждаемыми медленными (20-100 эВ) электронами и электронами средних (100-1000 эВ) энергий, являются Y2O2^ S:Eu (R), SrTiO3:Pr (R), ZnS:Cu,Al (G), ZnS:Ag,Al (B). Именно эти фосфоры отвечают требованиям по координатам цветности и обеспечивают получение белого цвета в экране ВФД и ДПЭ. Матрицы этих фосфоров являются диэлектриками (Y2O2S, SrTiO3) или скомпенсированными полупроводниками (ZnS), ширина запрещённой зоны которых составляет 3,6-5,5 эВ. Это требует введения в экран электропроводных добавок (ЭД), обеспечивающих эффективный сток заряда при его бомбардировке медленными электронами.

Для получения катодолюминесцентного экрана с белым цветом свечения особые требования предъявляются к красной компоненте. Пока не удалось получить красный люминофор с координатами цветности, удовлетворяющими Международному стандарту CIE (1931 г.).

Яркость и эффективность катодолюминесценции (КЛ) экрана существенно зависят от содержания ЭД. Наиболее эффективными электропроводными добавками являются ZnO:Ga и полупроводниковый In2O3. Их содержание в экране обычно составляет 15-20 масс. % при размере зерна порядка нескольких микрометров. Это неизбежно приводит к уменьшению площади излучающей поверхности экрана. В настоящее время ведутся активные разработки нанокристаллических (размер зерна 10-50 нм) ЭД, позволяющих снизить их содержание до нескольких массовых процентов.

Эффективность и яркость катодолюминесценции также зависят от условий синтеза фосфоров – состава компонентов, содержания минерализатора (плавня), концентрации активатора, атмосферы и температурно-временных режимов отжига.

^ Цель настоящей работы состояла в получении и анализе физико-химических свойств RGB-триады кристаллофосфоров, эффективно возбуждаемых электронами низких и средних энергий в экранах плоских полноцветных информационных дисплеев различного назначения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. синтез RGB-фосфоров на основе оксида и оксосульфида иттрия, титаната стронция (R) и сульфида цинка (G, B);

  2. измерение различных физико-химических характеристик низковольтной и средневольтовой катодолюминесции RGB-фосфоров и экранов на их основе;

  3. исследование зависимости электропроводности катодолюминесцентных экранов от концентрации и размера частиц электропроводной добавки;

  4. исследование температурного тушения катодолюминесценции;

  5. измерение срока службы (долговечности) полноцветных RGB экранов.

^ Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей поведения параметров низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции RGB-фосфоров и экранов на их основе.

^ Практическая значимость. В работе установлены закономерности температурного тушения катодолюминесценции RGB-фосфоров в реальном дисплее при низковольтном возбуждении (Ua = 50 В, ja = 1-2 мА/см2). Установлены закономерности относительного изменения плотности тока, яркости и эффективности катодолюминесценции в полноцветных 7,5'' дисплеях с алмазоподбным автоэлектронным катодом при низковольтном (до 100 В) и средневольтовом (250-400 В) возбуждении. Установлено оптимальное содержание нанокристаллических электропроводных добавок оксидов цинка и индия в катодолюминесцентных экранах, возбуждаемых медленными (40-50 эВ) электронами при высоких – до 6 мА/см2 – плотностях тока. Установлен характер спада яркости и изменения анодного тока при длительной – до 3 тыс. часов – непрерывной эксплуатации средневольтового дисплея.

^ На защиту выносятся:

  • результаты исследования зависимости физико-химических параметров люминофоров и экранов на их основе при фото- и катодолюминесценции от состава люминофора и режимов возбуждения;

  • сравнительная характеристика эффективности RGB-фосфоров при низковольтном и средневольтовом возбуждении;

  • результаты измерения электрофизических характеристик электропроводных добавок и катодолюминесцентных экранов;

  • результаты испытаний на долговечность и температурное тушение катодолюминесценции экранов при низковольтном и средневольтовом возбуждении.

^ Апробация работы. Основные результаты диссертации представлялись и докладывались на 10 конференциях и симпозиумах: на VI Международной конференции «Химия твёрдого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2006); на XV International Symposium "Advanced Display Technologies. Symposium proceedings" (Moscow, 2006); на International Conference “Asia Display’07” (Shanghai, 2007); на 7th International Meeting on Information Display (Daegu, Korea, 2007); на 27th International Display Research Conference “EuroDisplay-2007” (Moscow, 2007); на Третьей Всероссийской конференции (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология» (Санкт-Петербург – Хилово, 2006); на 9th и 10th Asian Symposium on Information Display (New Delhi, India, 2006; Shanghai, China, 2007).

^ Личный вклад соискателя состоит в формулировке научных проблем и выборе основных направлений исследования, в анализе литературных источников и написании литературного обзора, постановке и проведении эксперимента, обсуждении результатов исследования, подготовке статей, материалов конференций, рукописей диссертации и автореферата.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ: 6 статей в сборниках научных трудов, в том числе 1 статья в журнале, входящем в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК, 1 учебное пособие, 4 тезисов в Международных и Российских симпозиумах и конференциях.

^ Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, включая литературный обзор, выводов и списка цитируемой литературы (129 наименований), приложений. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, иллюстрирована 52 рисунками, содержит 22 таблицы.

^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследования, сформулирована цель работы, отражены научная новизна и практическая значимость, перечислены положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертационной работы приведён литературный обзор данных по синтезу RGB-кристаллофосфоров для плоских информационных дисплеев с термоэлектронным и автоэлектронным катодом. Рассмотрены влияние условий синтеза, размера и формы зерна порошков кристаллофосфоров на яркость и эффективность низковольтной, средневольтовой и высоковольтной (до 5 000 В) катодолюминесценции. Приведены данные по влиянию размера и формы нанокристаллических (30-50 нм) фосфоров и электропроводных добавок к катодолюминесцентному экрану на основные катодолюминесцентные характеристики – яркость, эффективность, электропроводность.

Проанализированны данные по влиянию условий синтеза RGB-фосфоров и режимов катодовозбуждения на их цветовые характеристики.

^ Вторая глава содержит подробное описание методики и техники проведения эксперимента. В работе использовались как синтезированные нами кристаллофосфоры, так и фосфоры фирм Nichia, Kasei Optonics и Samsung SDI на основе сульфида цинка и оксосульфида иттрия. Основное внимание уделялось RGB–фосфорам на основе Y2O2S, Y2O3 (R), ZnS:Cu,Al (G), ZnS:Ag,Al (B), а также R-фосфору на основе SrTiO3.

Особое внимание было уделено R-фосфорам на основе оксосульфида иттрия и титаната стронция.

Синтез R-фосфора Y2O2S:Eu проводили как «мокрым», так и «сухим» способами. В первом случае смесь Y2O3 и Eu2O3 растворяли в азотной кислоте с последующим соосаждением щавелевой кислотой. После этого проводили отжиг в атмосфере CO+CO2 при 1000–1100 ºС. Полученный твердый раствор оксидов смешивали с порошком серы и карбоната калия. Образование оксосульфида иттрия в результате отжига при 1000–1100 ºС осуществлялось по реакциям:

2Ln(NO3)3 + 3H2C2O4 = Ln2(C2O4)3 + 6HNO3

Ln2(C2O4)3 = Ln2O3 + 3CO + 3CO2

Ln2O3 + 3K2CO3 + 12S = Ln2O2S + 2K2S5 + K2SO4 + 3CO2 (Ln = Y, Eu)

В сухом способе синтез оксосульфида проводили путем сульфирующего отжига механической смеси Y2O3 и Eu2O3.

Синтез R-фосфора на основе SrTiO3 проводили аналогичным методом. Исходными компонентами служили Sr(NO3)2, порошок TiO2. В качестве плавней использовали галогениды щёлочно-земельных металлов. Порошок TiO2 смачивали эквивалентным количеством раствора Sr(NO3)2, добавляли раствор Pr(NO3)3 (Pr3+ – активатор). Содержание последнего составляло 2-4 ат. % по Ti. Условия отжига аналогичны условиям, используемым при синтезе Y2O2S:Eu-фосфора.

Синтез GB-фосфоров на основе ZnS проводили путем отжига порошка последнего после обработки растворами Cu(NO3)2 и Al(NO3)3 (G) и растворами AgNO3 и NH4Cl (B) при 800–900 ºС в атмосфере CO+CO2.

Фазовый состав синтезированных фосфоров определяли рентгенографическим методом; термическую устойчивость – методом термического анализа. Вторичную структуру порошка люминофора определяли комбинированными методами электронной спектроскопии SEM & EDS.

Нанокристаллические ЭД ZnO:Ga и In2O3 получали методом горения; в качестве "топлива" использовали смеси лимонной кислоты и мочевины.

Измерения яркости и эффективности низковольтной и средневольтовой КЛ проводили в классических ВФД, а также в ДПЭ с остриёвым алмазоподобным катодом и TFT ВФД с углеродными нанотрубками в качестве катода (рис. 1).





а

б



в

Рис. 1. Конструкция опытных ВФД (а), ДПЭ (б) и TFT ДПЭ (в)1.

Элементный состав приповерхностного слоя зерна фосфоров определяли методом Оже-спектроскопии. Координаты цветности определяли анализом спектров фотолюминесценции (ФЛ) и катодолюминесценции. Эффективность КЛ рассчитывали по формуле:

,

где – эффективность, лм/Вт; – яркость, кд/м2; – площадь светящейся поверхности, м2; – анодное напряжение, В; – плотность анодного тока, А/м2.

Спектры диффузного отражения и возбуждения ФЛ регистрировали на спектрометре СДЛ-2 с дифракционным монохроматором (установка длины волны не хуже 0,1 нм).

Электропроводность измеряли в вакуумной камере поста ВУП-5 в вакууме не хуже 10-4 мм.рт.ст. Омическими контактами служили эвтектики In-Ga.

В третьей главе приведены результаты исследования люминесцентных и электрофизических свойств RGB-фосфоров и экранов на их основе с микронными и нанокристаллическими электропроводными добавками.

На рис. 2 показаны зависимости эффективности ZnS:Ag,Al (B) - люминофора (а) и Y2O2S:Eu (R) - люминофора (б) от возбуждающего напряжения.





а

б

Рис. 2. Зависимость эффективности КЛ B-фосфора ZnS:Ag,Al (a) и R-фосфора Y2O2S:Eu (б) от возбуждающего напряжения (содержание электропроводной добавки в КЛ экране 15 масс. %). Размер зерна ЭД 1,0-2,0 мкм.

В экранах были использованы микрокристаллические добавки In2O3 и ZnO. Эффективное возбуждение люминесценции начинается при напряжении несколько десятков вольт. Влияние электрон-проводящих добавок особенно отчётливо проявляется на примере R-люминофора Y2O2S:Eu. Можно видеть, что с ЭД люминесценция возникает при значительно меньших напряжениях. Использование нанокристаллических (~ 30-50 нм) добавок позволяет существенно повысить яркость экрана низковольтного катодолюминесцентного дисплея, поскольку появляется возможность снизить содержание нелюминесцирующих электропроводных добавок с 15-20 до 4-6 масс. %.





а

б



в

Рис. 3. Зависимость электропроводности экранов от содержания и размера зерна электропроводных добавок (a - экран на основе R-фосфора; б - экран на основе G-фосфора; в - экран на основе смеси RGB-фосфоров)

На рис. 3 приведены зависимости электропроводности RGB-экранов от содержания и размера частиц электропроводных добавок. Можно видеть, что начиная с концентрации нанокристаллических ЭД 4-6 масс. % электропроводность экрана практически не изменяется, в то время как при использовании микронных ЭД электропроводность продолжает расти вплоть до 20 масс. %. Это обусловлено тем, что при использовании нанокристаллических ЭД контакт между зёрнами, обеспечивающий сток заряда к аноду, значительно облегчается по сравнению с "большими" микронными частицами.

На рисунке 4 приведены зависимости координат цветности от содержания активатора при фото- и катодовозбуждении.





Рис. 4. Зависимость координат цветности от концентрации активатора

(Uа = 125 В, Q=1/240); Q - скважность

При фотовозбуждении координаты цветности люминофора Y2O2S:Eu (R) смещены в более красную область спектра. При возбуждении медленными электронами координаты цветности смещены в менее красную область. Увеличение содержания активатора (Eu) также приводит к смещению координат цветности в более красную область. Однако при этом наблюдается снижение яркости КЛ при концентрации ионов Eu3+ выше 8-10 ат. %. Это объясняется следующим. Глубина проникновения электронов низких и средних энергий составляет единицы периодов элементарной ячейки кристаллической структуры зерна люминофора (единицы нанометров). При фотовозбуждении глубина проникновения электромагнитного излучения соизмерима с радиусом зерна (единицы микрометров). Различие в координатах цветности при фото- и катодолюминесценции свидетельствует о неоднородности химического состава зерна люминофора: наблюдается градиент концентрации активатора в сторону её увеличения к центру зерна.

В четвёртой главе приведены результаты сравнительного исследования эффективности катодолюминесценции, цветовых координат RGB-фосфоров и вторичной структуры фосфоров и экранов на их основе. Основные катодолюминесцентные характеристики приведены в таблицах 1 (низковольное возбуждение) и 2 (средневольтовое возбуждение). Кроме полученных нами фосфоров, для сравнения приведены параметры других RGB-фосфоров, синтезированных ранее в лаборатории химии твёрдого тела кафедры общей и неорганической химии СГУ.

Таблица 1. Характеристики RGB-фосфоров (возбуждение 40-50 В; 1-5 мА/см2, Q=1/255)

Цвет

Фосфор

,

лм/Вт

CIE

x

y

Red

Y2O2S:Eu

0,52-0,60

0,614

0,364

(Sr,Ca)TiO3:Pr,Al,Ga

0,48-0,56

0,613

0,355

Green

ZnS:Cu,Al

1,80-1,95

0,305

0,622

(Y,Gd)2O2S:Tb

1,20-1,25

0,313

0,617

ZnGa2O4:Mn

0,45-0,49

0,307

0,624

Blue

ZnS:Ag,Al

0,47-0,51

0,143

0,071

(Zn0.88Mg0.12)O:Zn,Ga

0,40-0,45

0,141

0,088

Таблица 2. Характеристики RGB-фосфоров (возбуждение 400 В; 0,05-0,1 мА/см2, Q=1/255)

Цвет

Фосфор

,

лм/Вт

CIE

x

y

Red

Y2O2S:Eu

0,57-0,71

0,616

0,365

(Sr,Ca)TiO3:Pr,Al,Ga

0,60-0,65

0,612

0,356

Green

ZnS:Cu,Al

1,95-2,17

0,307

0,620

(Y,Gd)2O2S:Tb

1,20-1,30

0,311

0,618

ZnGa2O4:Mn

0,80-0,85

0,308

0,622

Blue

ZnS:Ag,Al

0,66-0,70

0,145

0,073

(Zn0.88Mg0.12)O:Zn,Ga

0,48-0,50

0,142

0,089

Из данных, приведённых в табл. 1 и 2, видно, что при одной и той же скважности и мощности возбуждения наблюдается увеличение эффективности GB-фосфоров в средневольтовом диапазоне. По-видимому, это связано с увеличением глубины проникновения возбуждающих электронов в зерно люминофора. Если при низковольтном возбуждении она составляет единицы атомных слоёв, то в диапазоне 100-1000 эВ она достигает сотен атомных слоёв. В этом диапазоне энергий также повышается эффективность переноса энергии электронного возбуждения за счёт миграции неосновных носителей заряда (дырок). Эффективность плазмонного переноса энергии в редкоземельных фосфорах слабо зависит от энергии возбуждающих электронов (средняя энергия плазмонов для Y2O2S:Eu составляет 25-27 эВ).

Нами была предпринята попытка применить теоретический аппарат, используемый в люминесцентных методах анализа полупроводников, для определения диффузионно-дрейфовой длины L и приведённой (отнесённой к коэффициенту диффузии D) скорости поверхностной рекомбинации неосновных носителей – S/D.

Таблица 3. Характеристики фосфоров с красным цветом свечения (ja=1-5 мА/см2,Ua=250 В)

Фосфор

Прив. скорость поверх.

рекомбинации S/D, см-1

Диффузионно-дрейфовая

длина L, см

ZnS:Ag,Cl

5,4105

1,210-6

ZnS:Cu,Al

5,2105

1,310-6

(Zn,Cd)S:Ag,In

1,6105

8,010-7

Y2O2S:Eu

2,5105

9,010-7

^ S – число атомов, приходящихся на единицу поверхности в единицу времени; D – коэффициент диффузии.

Метод основан на анализе зависимости интенсивности КЛ от глубины области генерации неравновесных носителей при постоянной мощности возбуждения. Исходные данные получали экспериментально в ВФД опытной конструкции. Рекомбинационные параметры для различных RGB фосфоров, представлены в таблице 3.

Хорошее согласование наших результатов с известными данными, полученными другими методами подтверждают правомерность выбранного подхода. Исходя из значений основных рекомбинационных параметров, нами оценена толщина "мёртвого" слоя и оптимальный размер зерна фосфора. Они составляют ~0,03 мкм и ~0,1 мкм соответственно.

В таблице 4 приведены характеристики фосфоров с красным цветом свечения, эффективно возбуждаемых медленными электронами.

Таблица 4. Характеристики фосфоров с красным цветом свечения (ja=1-5 мА/см2)

Фосфор

Возбуждение

U, В

,

лм/Вт

CIE

X

Y

(Zn,Cd)S:Ag,In

40

0,82

0,612

0,352

60

0,80

0,611

0,352

SrTiO3:Pr

60

0,60

0,612

0,356

Y2O2S:Eu

40

2,0 ат. % Eu

0,46

0,632

0,348

4,0 ат. % Eu

0,62

0,629

0,338

60

2,0 ат. % Eu

0,72

0,630

0,348

4,0 ат. % Eu

0,78

0,628

0,340

Можно видеть, что наиболее красный цвет достигается при содержании европия 4 ат. % и возбуждении 40 В (x=0,629; y=0,338). Фосфор SrTiO3:Pr (R) уступает как по эффективности КЛ, так и по координатам цветности оксосульфидному люминофору. Однако, как было установлено, растворение 30 ат. % Ga3+ при синтезе люминофора существенно смещает координаты цветности в красную область спектра. Последние зависят также от температурно-временных режимов и атмосферы отжига синтеза люминофора. При содержании Ga3+ 30 ат. % координаты цветности составляют: x=0,667; y=0,333; что соответствует границе красновато-оранжевой и красной областей. В настоящее время это лучший результат среди известных низковольтных и средневольтовых R-фосфоров.

Столь сильное влияние Ga3+ обусловлено, по-видимому, компенсацией заряда в паре Sr2+ – Ti4+. Растворение Ga не только улучшает цветовые характеристики, но и повышает эффективность катодолюминесценции. Так, при возбуждении 60 В и плотности тока 4 мА/см2 эффективность составляет 0,68-0,70 лм/Вт.

На рис. 5 приведены типичные микрофотографии (комбинация методов сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии) RGB-фосфоров.



R – Y2O2S:Eu



G – ZnS:Cu,Al



^ B – ZnS:Ag,Al

Рис. 5 SEM & EDS RGB-фосфоров

Видно, что вторичная структура полупроводниковых GB-фосфоров заметно отличается от таковой внутрицентрового R-фосфора. Следует отметить, что в современных ВФД, ДПЭ и TFT ВФД толщина КЛ экрана составляет 20-25 мкм. При среднем размере зерна 4-5 мкм это соответствует 4-5 слоям. Именно при таких соотношениях толщины экрана и размера зерна достигается (при прочих равных условиях) максимальная эффективность КЛ как в низковольтном, так и в средневольтовом диапазонах. Исходя из этих соображений очевидно, что вторичная структура G-фосфора является наиболее оптимальной: средний размер зерна, как видно из рис. 5, составляет 3-4 мкм, причём большинство частиц имеет преимущественно сферическую форму. Средний размер зерна B-фосфора при используемых условиях синтеза составляет 5-15 мкм, R-фосфора – 4-5 мкм.

В пятой главе приведены результаты измерения эффективности и яркости катодолюминесценции в 7,5'' дисплеях в зависимости от времени непрерывной работы.

В дисплейной технике общепринято считать, что 50 % спад эффективности при непрерывной работе дисплея должен наблюдаться не ранее, чем через 3 тыс. часов.









^ Рис. 6 Зависимость яркости, эффективности, приведённой яркости и анодного тока катодолюминесценции в 7,5'' дисплеях в зависимости от времени непрерывной работы

(Ua=250 В; Ug=40 В; Uf=6,2 В; Uзап.=-30 В; Q=1/240)

Как видно из рис. 6 и 7, в средневольтовом диапазоне исследуемые RGB-фосфоры вполне удовлетворяют этому условию. Для синего B–ZnS:Ag,Al - фосфора наблюдается наиболее заметный её спад. Это, по-видимому, обусловлено потемнением экрана за счёт протекания электронно-стимулированных химических реакций, приводящих к выпадению наночастиц серебра на поверхности зерна фосфора.



Рис. 7. Стабильность RGB-фосфоров (ДПЭ, 125 В, Q=1/240); W – белый

В низковольтном диапазоне (возбуждение 40-120 В), несмотря на повышенные плотности тока, наблюдается аналогичное поведение эффективности и яркости.

Было также исследовано температурное тушение КЛ в низковольтном диапазоне (рис. 8) RGB-фосфоров, включая цинккадмийсульфидный. Температуру экрана измеряли полупроводниковым датчиком, встроенным в дисплей.



Рис. 8. Температурный спад относительной яркости КЛ (возбуждение 50 В, 0,7 мА/см2):

1 - Y2O2S:Eu; 2 - ZnS:Cu,Al; 3 - ZnS:Ag,Al; 4 - (Zn0.2,Cd0.8)S:Ag,In; 5 - смесь 0.5Y2O2S:Eu+0.5(Zn0.2Cd0.8)S:Ag,In; размер зерна ЭД 1-3 мкм.

Можно видеть, что наиболее устойчивыми к температурному тушению являются оксосульфидный R-фосфор и G-фосфор. Для них спад яркости при 100-120 0С не превышает 40 %. Использование нанокристаллических ЭД препятствует разогреву катодолюминесцентного экрана.

^ Основные выводы и результаты работы

  1. Получена триада RGB-фосфоров, эффективно возбуждаемых электронами низких и средних энергий.

  2. Использование нанокристаллических (30-50 нм) электропроводных добавок по сравнению с микрокристаллическими (1-5 мкм) позволяет снизить их содержание и увеличить площадь люминесцирующей поверхности катодолюминесцентного экрана. При этом увеличение эффективности КЛ составляет 10-15 %.

  3. Синтезирован красный люминофор на основе SrTiO3:Pr с добавками Ga3+ (30 ат. %) и координатами цветности, соответствующими границе красновато-оранжевой и красной области (x=0,677; y=0,314).

  4. Установлено, что спад яркости и эффективности после 3 тыс. часов непрерывной работы не превышает 50 %, что соответствует техническим требованиям при изготовлении ВФД и ДПЭ.

  5. Наиболее устойчивыми к температурному тушению из исследованных RGB-фосфоров являются R – Y2O2S:Eu и G – ZnS:Cu,Al.


^ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

  1. Дмитриенко А.О., Стрельцов А.В., Дмитриенко В.П., Кудрявцев С.В. RGB-фосфоры для плоских информационных дисплеев // Тез. VI Международной конференции «Химия твёрдого тела и современные микро- и нанотехнологии». 17 – 22 сентября 2006 г., Кисловодск. С. 48-50.

  2. Кудрявцев С.В., Дмитриенко А.О., Дмитриенко В.П., Стрельцов А.В. Влияние относительного содержания тербия и европия на фотолюминесценцию оксосульфида иттрия // Тез. доклада VI Международной научной конференции "Химия твёрдого тела и современные микро- и нанотехнологии". 17-22 сентября 2006 г., Кисловодск. С. 72-73.

  3. Dmitrienko A.O., Yong-chan You, Dmitrienko V.P., Strel'tsov A.V., Kudryavtsev S.V. and Shmakov S.L. RGB-phosphor for Low Voltage VFD and Middle-Hight Voltage FED // Proc. of XV International Symposium "Advanced Display Technologies. Symposium proceedings", 3-5 Oct. 2006, - Moscow FIAN, P. 52-55.

  4. Дмитриенко А.О., Стрельцов А.В., Дмитриенко В.П., Торгашов Г.В., Кудрявцев С.В. Эффективные RGB - кристаллофосфоры: синтез и особенности катодолюминесценции // Тез. третьей Всероссийской конференции (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология». Санкт-Петербург - Хилово, Псковская область, 24 сентября - 1 октября 2006 г. С. 132-134.

  5. Dmitrienko A.O., Strel'tsov A.V., Dmitrienko V.P., Kudryavtsev S.V. RGB-phosphors for low voltage VFD and middle-high voltage FED // Proc. of the 9th Asian Symposium on Information Display, 8-12 Oct. 2006, - New Delhi, India, 2006, P. 138-141.

  6. Dmitrienko A.O., Strel'tsov A.V., Gorfinkel B.I., Dmitrienko V.P., Kudryavtsev S.V. Dong-Sik Zang, Yong-Chan You RGB Phosphors for Low-Voltage Electron Excitation: Synthesis, Efficacy, Stability // Proc. of International Conference “Asia Display’07”, March 12-16, Shanghai, China. East China Normal University Press, vol. 1, pp. 1058-1063.

  7. Dmitrienko A.O., Strel'tsov A.V., Gorfinkel B.I., Dmitrienko V.P., Kudryavtsev S.V., Smakov S.L. RGB Phosphors for Low-Voltage Electron Excitation: Synthesis, Efficacy, Stability // Proc. of the 10th Asian Symposium on Information Display, 1-5 Oct. 2007, - Shanghai, China, 2007, P. 371-374.

  8. Dmitrienko A.O., Strel'tsov A.V., Gorfinkel B.I., Khazanov A.A., Kudryavtsev S.V. Efficiency and Stability of RGB-Phosphors Luminescence Excited by Low-Energy Electrons // Proc. of 7th International Meeting on Information Display, 27-31 Aug. 2007, - Daegu, Korea, 2007, P. 16-17.

  9. Dmitrienko A.O., Strel'tsov A.V., Gorfinkel B.I., Khazanov A.A., Kudryavtsev S.V. Efficiency and Stability of RGB phosphor luminescence excited by low-energy electrons // Proc. of the 27th International Display Research Conference “EuroDisplay-2007”, 18-22 Sep. 2007, Moscow, Russia. The Society for Information Display, 2007. P. 113-115.

  10. Dmitrienko V.P., Strel'tsov A.V., Dmitrienko A.O., Kudryavtsev S.V., Shmakov S.L. Influence of Bi dopation of polycrystalline Y2O3 matrixes on their Eu3+ luminescence // Proc. of the 27th International Display Research Conference “EuroDisplay-2007”, 18-22 Sep. 2007, - Moscow, P. 350-353.

  11. А.В. Стрельцов, В.П. Дмитриенко, Т.А. Акмаева, С.В. Кудрявцев, А.О. Дмитриенко, К.А. Разумов Влияние легирования атомами Bi поликристаллических матриц Y2O3 на люминесценцию в них ионов Eu3+ // Неорганические материалы, 2009, т. 45, № 8, с. 958-962.

  12. Дмитриенко А.О., Мисник М.П., Кудрявцев С.В. Кристаллохимия (с элементами теории групп, элементами теории представлений, задачами) // Учеб. Пособие для студ. хим. фак. и слушателей ИДПО. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2008. – 44 с.: ил.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю профессору, доктору химических наук А.О. Дмитриенко за постановку задач, помощь в их решении, поддержку; ведущему инженеру кафедры общей и неорганической химии В.П. Дмитриенко за постоянное внимание к работе; сотрудникам ФГУП "НИИ Волга" Б.И. Горфинкелю, А.Н. Логинову, Н.П. Абаньшину, В.В. Михайловой за предоставление возможности измерения катодолюминесцентных характеристик в TFT ВФД и ДПЭ.

^ Кудрявцев Сергей Владимирович

Полноцветные RGB кристаллофосфоры:

физико-химические особенности низковольтной

и средневольтовой катодолюминесценции

02.00.04 — физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата химических наук

Подписано в печать 15.10.09. Формат 60x84 1/16

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать офсетная

Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 Заказ 97

Типография Издательства Саратовского университета.

410012, Саратов, Астраханская, 83.

1 Структуры дисплеев "б" и "в" разработаны сотрудниками ФГУП НИИ "Волга", Copy Tele (США) А.Н. Логиновым, Н.П. Абаньшиным и Б.И. Горфинкелем, С. Шохор.





Похожие:

Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconИе: Атласы, физическая карта полушарий. Ход урока I. Организационный момент II. Изучение нового материала Знакомство с Океанией начинается с характеристики физико-географического положения.
Конкретизировать и углубить знания о взаимодействии суши и океана. Раскрыть особенности природы Океании. Сформировать представление...
Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconСодержание. Введение 3 Основная часть: Химия и поэзия. 4 Химия и проза. 4 Химические неточности в произведениях литературы. 6 Родоначальники российской химии и литература. 7 Приложения. 9 Заключение. 12 Список литературы. 13 Введение
Химию называют «индустрией чудесных превращений». Она повсюду: одежда, пища, заводы, фабрики и машины, машины, машины… а книги с...
Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconУрок Палитры цветов в системах цветопередачи rgb, cmyk и hsb
Сформировать представления учащихся о палитрах цветов в системах цветопередачах rgb, cmyk и hsb
Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconПрактическая работа Тема. Анализ географического положения янао
Цель работы: при выполнении заданий Вам предстоит выявить особенности физико-географического положения янао, протяженность его границ,...
Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconИсследовать особенности физико-географических условий района мкад
Московской кольцевой автомобильной дорогой (мкад) и её инфраструктурой, которая имеет свои природные особенности и специфику хозяйственного...
Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconOverview химия 9 химия 10 химия 11 Sheet 1: химия 9
Ранжированный список участников муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников
Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconУчебник химия 10кл О. С. Габриелян (параграф 7-9)
Дайте характеристику предельных одноатомных спиртов: общая формула, физические и химические свойства метанола и этанола
Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconВопросы для промежуточной аттестации по химии за курс 11 класса Учебник: О. С. Габриелян «Химия-10»
Предельные одноатомные спирты, их строение, физические и химические свойства, получение и применение.§9
Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconВопросы для промежуточной аттестации по химии за курс 10 класса Учебник: О. С. Габриелян «Химия-10»
Предельные углеводороды, общая формула Гомологический ряд Химические свойства метана. §3
Полноцветные rgb кристаллофосфоры: физико-химические особенности низковольтной и средневольтовой катодолюминесценции 02. 00. 04 физическая химия iconРуководитель Пискун Александр Владимирович, учитель биологии и химии диплом
Актуальность исследования. Сложные эфиры широко используются в практической деятельности человека. Важно знать современные способы...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib2.podelise.ru 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы