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薄膜物理与技术论文 无机电致发光薄膜必威体育精装版研究进展 1、介绍背景 随着信息技术的不但发展，人们对显示终端的要求也越来越高，怎样制备高水平的显示终端已成为现在社会的技术项目。薄膜电致发光TFEL器件以其主动发光、视角大、平板化、全固化、响应速度快、环境适应性强、寿命长等优点正好满足了人们的这种需求 ,倍受人们关注 ,得以迅速发展，而无机电致发光薄膜是最有竞争潜力的下一代平板显示技术之一。 五、六十年代 ,人们对电致发光器件的研究主要集中在粉末电致发光器件 PELD上。这种粉末状态发光层对光线的散射造成的低对比度 ,以及因电极直接接触发光层而使发光层的电流过大 ,导致器件易老化、易击穿等缺点 ,电致发光的研究在60年代末期趋于停滞。电致发光研究的真正革命发生在 1974 年，日本 Sharp 公司的 T. Inoguchi 等人推出双绝缘层结构的 TFE器件 ,该器件具有很好的稳定性和寿命。单色 TFEL 器件的亮度可达 8000cd/cm ,寿命可达上万小时。日本、美国和芬兰等国已经用这种结构做出计算机显示终端。为实现 TFEL 器件的彩色化 ,90 年代初 ,徐叙 等人提出了分层优化的器件结构。这对提高发光层中碰撞激发发光中心实现发光的电子能量、提高发光亮度和发光效率 ,以及解决“蓝光问题”等都具有重要意义。近年来 ,各国的研究小组也在积极试制各种 TFEL 器件 ,摸索了一套 TFEL 器件的制备工艺 ,为实现 TFEL 器件的产业化奠定了基础。同时 ,也发现了一些新问题 ,为下一步材料、器件的研究提出了方向。 2、介绍TFEL 器件的结构和原理 传统的 TFEL 器件采用夹层结构如图 1 ,即在两绝缘层之间夹一个发光层 ,绝缘层外侧为电极层 ,用于施加电压 ,其中一个电极层为透明电极 ,使发光层的发光能够透出。电致发光的物理过程可简述如下如图 2在电场作用下 ,发光层与绝缘层界面能级处束缚的电子隧穿发射至发光层 1;同时 ,发光层中杂质和缺陷也电离一部分电子 ,这些电子在电场作用下被加速 2 ;当其能量增到足够大时 ,碰撞激发发光中心 ,从而实现发光 3 ;电子在穿过发光层后 ,被另一侧的界面俘获 4 。薄膜电致发光器件一般采用交流驱动 ,在交流驱动情况下 ,当外加电压反转时 ,上述 4 个过程重复进行 ,从而实现连续发光。夹层结构中的绝缘层被一系列的电子加速层所代替,就是我们所说的分层优化结构。在这种结构中,从电极处发射的电子,在这些加速层中被多次加速,获得了足够高的能量,然后进入发光层,碰撞激发发光中心,实现发光。这种加速过程和发光过程的分离,使我们能够独立地对各层进行分层优化。这无论是对电子能量、发光亮度,还是发光效率的提高都具有重要意义。 3、无机 TFEL 研究的一般方法 发光粉的制备:发光粉的典型制备方法是将所需的原材料 ,按一定的化学计量比混合均匀 ,压片 ,将压好的片在一定的温度和气氛下烧结 ,烧结温度、环境气氛、烧结时间的长短是应考虑的几个因素。烧结过程除了通过有关的化学反应得到所需的基质材料外 ,还可使发光中心向基质材料中均匀扩散。通常制备硫化物基质材料时还需要补硫 ,这就需要在考虑硫含量的同时 ,还要注意污染问题。 4、TFEL 所面临的主要问题 电致发光研究在得以迅速发展的同时 ,也并非总是一帆风顺的 ,也存在一系列的问题。主要表现在以下几个方面。 首先是器件的稳定性不够 ,有些材料在高场作用下内部离子发生迁移。其次是发光材料的稳定性和附着性差。第三是薄膜电致发光的驱动电压一般比较高 ,无法利用通常的集成电路 ,需要高压集成电路。然而 ,与上述这些问题相比 ,更加严重的问题在于难于实现全色显示。 TFEL 的发展方向就是实现全色显示 ,而长期以来 ,难以得到亮度高、色纯度好的蓝色发光。在全色显示所需的红、蓝、绿三基色中 ,红色和绿色已经达到了实用化要求 ,而蓝光的亮度则仍然不够 ,这已成为实现全色化的最大障碍 ,即所说的“蓝光问题”,成为实现全色化的瓶颈问题。另外 ,TFEL 器件还存在效 率不够高、寿命不够长、制备工艺不够完善等问题。 5 提高蓝光亮度的新探索 尽管 TFEL 显示还存在种种问题 ,但人们对它的研究兴趣却丝毫未减。在对发光材料的研究过程中也取得一些进展 ,几种常见的发光材料研究进展在表 1 中已经给出表中的 CIE表示发光颜色的色坐标 ,下同。 表1 几种TEFL材料的研究进展 发光材料 发光颜色 CIE CIE 亮度发光效率 2cd/m lm/W x y 60Hz ZnS:Mn 黄色 0.50 0.50 300 3~6 CaS:Eu 红色 0.68