Электролюминесценция

Обнаружена О. В. Лосевым в 1923 при изучении кристаллических детекторов на основе карбида кремния. Лежит в основе принципа действия светодиодов и полупроводниковых лазеров. Наблюдается при включении p-n-перехода в прямом направлении. При приложении внешнего напряжения U, понижающего контактную разность потенциалов, в n-область вводятся (инжектируются) избыточные дырки, а в р-область — электроны, или те и другие вводятся в высокоомный тонкий слой между n- и р-областями, т. е. часть носителей проникает в переход и прилегающие к нему области и рекомбинирует с носителями заряда противоположного знака, испуская при этом кванты света. Рекомбинация может происходить также с участием уровней примеси. При рекомбинации электронов и дырок в этом слое возникает свечение. Цвет свечения при инжекционной электролюминесценции зависит от материала-основы и природы примесей. Широкое распространение получили светодиоды на основе GaP, излучающие в зеленой, желтой и красной областях спектра. Разрабатываются светодиоды на основе ZnSe и GaN, излучающие голубой свет. Получены светодиоды с инжекционной электролюминесценцией на гетероструктурах на основе твердых растворов AlGaInN имеющие свечение в зеленом, синем, фиолетовом и ближнем ультрафиолетовом диапазонах спектра.

Впервые была исследована итальянским ученым Ж. Дестрио в 1936. Дестрио наблюдал свечение мелкокристаллического сульфида цинка, активированного медью (ZnS : Cu), размешанного в жидком диэлектрике и помещенного между обкладками конденсатора, к которым было приложено переменное электрическое напряжение. Поэтому предпробойную электролюминесценцию иногда называют эффектом Дестрио. Характерна для порошкообразных люминофоров, введенных в диэлектрик и помещенных между обкладками конденсатора в сильное электрическое поле. Под действием сильного поля развиваются процессы ударной ионизации, приводящей к увеличению концентрации неравновесных носителей заряда. При максимальном напряжении на обкладках конденсатора в люминофоре происходят процессы, близкие к электрическому пробою: на краях частичек люминофора концентрируется сильное электрическое поле, которое ускоряет свободные электроны. Эти электроны могут ионизировать атомы; образовавшиеся дырки захватываются центрами люминесценции, на которых рекомбинируют электроны. Предпробойная электролюминесценция может наблюдаться как в переменном, так и в постоянном электрическом поле. При возбуждении люминесценции переменным электрическим полем не требуется сквозного протекания носителей заряда через люминофор, электролюминесцентная ячейка работает в емкостном режиме. При электролюминесценции порошковых люминофоров цвет свечения определяется материалом основы люминофора, природой и концентрацией вводимых примесей.

Электролюминесценция газов — свечение газового разряда — используется в газоразрядных трубках. Электролюминесценция твердых тел применяется для индикаторных устройств, основой которых служит электролюминесцентный конденсатор или светоизлучающий диод. К таким устройствам относятся знаковые индикаторы, матричные экраны для получения сложных светящихся изображений, мнемосхемы, преобразователи изображений и т. д.