Електролюмінесцентні плівкові структури та індикатори на основі широкозонних матеріалів та НВЧ кераміки

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОФІЗИКИ І РАДІАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

УДК 535.376.546.667

ЕЛЕКТРОЛЮМІНЕСЦЕНТНІ ПЛІВКОВІ СТРУКТУРИ ТА ІНДИКАТОРИ НА ОСНОВІ ШИРОКОЗОННИХ МАТЕРІАЛІВ ТА НВЧ КЕРАМІКИ

01.04.07 - фізика твердого тіла

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

РОДІОНОВ ВАЛЕРІЙ ЄВГЕНОВИЧ

Харків - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України (м. Київ)

Офіційні опоненти: член-кореспондент НАН України доктор фізико-математичних наук, професор, Лисенко Володимир Сергійович, Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України, завідувач відділу фізико-технічних проблем іонно-легованих напівпровідників і багатошарових структур на їх основі;

доктор технічних наук, професор Чугай Олег Миколайович,Національний аерокосмічний університет імені М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» МОН МС України, професор кафедри фізики;

доктор технічних наук, старший науковий співробітник Литвиненко Володимир Вікторович, Інститут електрофізики і радіаційних технологій НАН України, учений секретар.

Захист відбудеться «22» червня 2011р. о 14 ⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01 у Інституті електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61003, м. Харків, вул. Гамарника, 2, корпус У-3, НТУ «ХПІ» МОН МС України, ауд. 204.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61024, м. Харків, вул. Гуданова, 13. Відгук на автореферат дисертації надсилати на адресу: 61002, м. Харків, вул. Чернишевського, 28, а/с 8812.

Автореферат розісланий «21» травня 2011р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01 Пойда А.В.



АНОТАЦІЯ

Родіонов В.Є. Електролюмінесцентні плівкові структури та індикатори на основі широкозонних матеріалів та НВЧ кераміки.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла.- Інститут електрофізики і радіаційних технологій НАН України.- Харків, 2011р.

Дисертаційна робота присвячена розробці конструкцій та технологій виготовлення високонадійних з великим запасом електричної міцності тонкоплівкових електролюмінесцентних індикаторів з використанням в якості одного з струмо-обмежуючих шарів керамічного шару з високою діелектричною проникністю (е = 16000 ч 24000). На основі проведеного комплексу фізико-технологічних досліджень були розроблені конструкції і технології виготовлення більше 30 типів електролюмінесцентних монохромних та повно кольорових випромінювачів, індикаторів та матричних екранів з можливістю роботи в телевізійному режимі.

Для досягнення цих результатів були розроблені технології одержання високояскравих (не менше 3000 кд/м²) тонкоплівкових катодо- та електролюмінофорів червоного, зеленого, синє-блакитного та білого кольорів світіння.

В дисертації описані розроблені хімічні (MOCVD, CVD, плазмохімічна) технології одержання плівок і структур індикаторів, технології одержання нанорозмірних (20 ч 60 нм) порошків окислів металів, технологія безвакуумного легування люмінесцентних плівок, високотемпературної (до 1000⁰С) термообробки.

В дисертації запропоновано методики: моделювання процесів електролюмінесценції рідкоземельних іонів в широкозонних матрицях на основі квантовохімічного методу багатоелектронних оболонок в кластерному наближенні; контролю якості плівок і структур індикаторів; прогнозування раптових відмов.

Досліджено вплив на характеристики структури індикаторів термообробок, інфрачервоного та ультразвукового опромінення.

Розроблені порошкові, плівково-порошкові та плівкові електролюмінесцентні індикатори, в тому числі, прозорі та плетені.

Ключові слова: Електролюмінесценція, індикатори, тонкі плівки, рідкоземельні елементи, яскравість, кераміка.

керамічний діелектричний електролюмінесцентний індикатор



АННОТАЦИЯ

Родионов В.Е. Электролюминесцентные пленочные структуры и индикаторы на основе широкозонных материалов и СВЧ керамики.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела.- Институт электрофизики и радиационных технологий НАН Украины.- Харьков, 2011г.

Диссертация посвящена разработке конструкций и технологий изготовления высоконадежных с большим запасом электрической прочности тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов с использованием в качестве одного из токоограничивающих слоев керамического слоя с высокой диэлектрической проницаемостью (е = 16000 ч 24000). На основе проведенного комплекса физико-технологических исследований были разработаны конструкции и технологии изготовления больше 30 типов электролюминесцентных монохромных и полноцветных излучателей, индикаторов и матричных экранов с возможностью работы в телевизионном режиме.

Для достижения этих результатов были разработаны технологии получения высокоярких (не менее 3000 кд/м²) тонкопленочных катодо- и электролюминофоров красного, зеленого, синего-голубого и белого цветов свечения.

В диссертации описаны разработанные химические (MOCVD, CVD, плазмохимическая) технологии получения пленок и структур индикаторов, технологии получения наноразмерных (20 ч 60 нм) порошков окислов металлов, технология безвакуумного легирования люминесцентных пленок, высокотемпературной (до 1000⁰С) термообработки.

В диссертации предложены методики: моделирование процессов электролюминесценции редкоземельных ионов в широкозонних матрицах на основе квантовохимического метода многоэлектронных оболочек в кластерном приближении; контроля качества пленок и структур индикаторов; прогнозирование внезапных отказов.

Исследовано влияние термообработок, инфракрасного и ультразвукового облучения на характеристики структуры индикаторов.

Разработаны порошковые, пленочно-порошковые и пленочные электролюминесцентные индикаторы, в том числе, прозрачные и плетеные.

Разработаны низкотемпературные технологии (химическая и плазмохимическая) получения пленок карбида кремния большой площади ( до 200 мм) на инородных подложках, изучены их свойства и характеристики в зависимости от условий получения. На основе этих пленок получены светоизлучающие пленочные структуры красного, зеленого, синего цветов свечения, которые можно использовать в качестве электролюминесцентных (диодных) источников света.

Исследовано влияние на электролюминесцентные структуры ультразвуковой обработки, которая приводит к ускоренной стабилизации параметров ЭЛИ, увеличению яркости работающих индикаторов, то есть, появлению акусто-электролюминесценции, а также увеличению эффекта собственной памяти.

Ключевые слова: Электролюминесценция, индикаторы, тонкие пленки, редкоземельные элементы, яркость, керамика.



ABSTRACT (SUMMARY)

Rodionov V.E. Electroluminescent film structures and indicators on the basis of wide-band materials and microwave ceramics.- Manuscript.

The doctor of technical sciences thesis on speciality 01.04.07 - Solid State Physics.- Institute of Electrophysics & Radiation Technologies NAS of Ukraine.- Kharkіv, 2011.

The thesis is devoted to the development of designs and manufacturing technologies of highly reliable with high electric strength margin thin-film electroluminescent indicators, which use ceramic layers with high permittivity (е = 16000 ч 24000) as dielectric thin-film layers. On the basis of complex physical and technological studies, design and manufacturing technologies for more than 30 types of monochrome and color electroluminescent emitters, indicators and matrix screens with ability to work in TV mode were developed.

To achieve these results, the technologies for high brightness (more than 3000 cd/m²) thin-film cathode- and electro-luminophors of red, green, blue, light blue and white emission colors have been developed.

The thesis describes chemical (MOCVD, CVD, plasma-chemical) technologies for films and indicator structures, the technologies of nano-sized (20 ч 60 nm) powders of metal oxides, a technology of vacuumless doping of luminescent films and high-temperature (up to 1000⁰C) heat treatment, which have been developed.

Such proposed methodologies as simulation of electroluminescence of rare-earth ions in wide-matrix based on the quantum-chemical methods of many-electron shells in the cluster approximation, quality control of films and indicator structures and prediction of sudden failures are discussed in the thesis.

The influence of heat treatments, infrared and ultrasonic irradiation on the characteristics of the indicator structures have been investigated.

Powder, powder-film and film electroluminescent indicators, including transparent and wicker ones, were developed.

Key words: electroluminescence, indicators, thin film, a rare earth element, brightness, ceramics.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На теперішній час плоскі малогабаритні пристрої посідають провідне місце серед пристроїв відображення інформації.

Одним з таких пристроїв є тонкоплівкові електролюмінесцентні індикатори. Вперше з'явившись на ринку в середині 80-х років минулого століття, вони довгий час успішно конкурували з рідкокристалічними, плазмовими і світлодіодними пристроями відображення інформації. Ця конкуренція забезпечувалась унікальними характеристиками електролюмінесцентних індикаторів - високою яскравістю, швидкодією, великим кутом огляду, високою контрастністю і рівнем роздільної здатності зображення, при зовнішньому засвіченні до 75 000 люкс, можливістю управління по рядках і стовпцях індикатора без використання активних матриць, що керують кожним елементом (пікселем) індикатора індивідуально. Крім того, можливість роботи в екстремальних умовах - широкий температурний інтервал + 50⁰С ч - 70⁰С, практично будь-які механічні дії (вібрація, прискорення), знижений тиск, вологість, біологічна, радіаційна, електромагнітна дії, - виділяють електролюмінесцентні індикатори серед всіх існуючих.

В той же час найвищі вимоги до технологічного рівня виготовлення структур електролюмінесцентних індикаторів, висока напруга живлення, малий запас електричної міцності, відсутність необхідної кількості для телевізійного зображення градацій яскравості, обмеження за розміром індикатора, пов'язане з параметрами прозорих електропровідних електродів, а також відсутність досить яскравих плівкових електролюмінофорів червоного, зеленого, синьо-блакитного і білого кольорів свічення призвело до обмеження використання тонкоплівкових електролюмінесцентних індикаторів, в основному, для виробів спецтехніки, що працюють в екстремальних умовах.

Зв'язок роботи з науковим програмами, планами, темами. Робота виконувалася у Відділенні оптоелектроніки Інституту фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України, відділ №40 електролюмінесцентних індикаторів і пристроїв.

Основні результати роботи є частиною виконаних НДР і ДКР:

Програма робіт «Розробка і створення електролюмінесцентних екранів для використання в засобах телебачення». Постанова Міністерства промисловості засобів зв'язку СРСР і Академії наук УРСР №Р-16/244 від 06.06.1985р.

Програма робіт «Розробка і створення електролюмінесцентних індикаторів спеціального призначення» Постанова Міністерства авіаційної промисловості СРСР і Академії наук України №2844/510 від 14.07.1986р.

Програма НДДКР по створенню електролюмінесцентних індикаторів спеціального застосування; виконавець Інститут напівпровідників АН УРСР, відділ 40, керівник робіт зав. відділу Родіонов В.Є. Наказ Міністерства авіаційній промисловості СРСР і Академії наук УРСР №76/190 від 01.03.1988р.

Програма «Проекти розвитку високих технологій напівпровідникових матеріалів, оптоелектронних пристроїв і сенсорних інтелектуальних систем». Постанова Кабінету Міністрів України від 27 червня 1995р. №394-р.

Тема «Процеси інтеграції, перетворення і поширення випромінювання в напівпровідникових і полімерних структурах різної розмірності і розробка оптоелектронних пристроїв». Постанова Бюро Відділення фізики і астрономії НАН України №12 від 06.11.1999р., номер держ. реєстрації 0100U000116.

Тема «Механізм створення напівпровідникових наногетеросистем і самоорганізації в матеріалах для структур і елементів оптоелектроніки». Рішення Бюро Відділення фізики і астрономії НАН України від 27.11.2002р. Протокол №11, номер держ. реєстрації 0103U000365.

Мета роботи: Розробка фізичних основ технологій одержання та обґрунтування конструкцій спектру тонкоплівкових електролюмінесцентних індикаторів, як монохромних, так і повнокольорових, широкого профілю застосування з поліпшеними параметрами, з підвищеною надійністю і напругою пробою, здатних відображувати телевізійну інформацію.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання:

- розробка конструкції (структурного складу) тонкоплівкових електролюмінесцентних індикаторів і технології їх виготовлення, що забезпечують низьку порогову напругу живлення і 2 ч 3 - кратний запас електричної міцності.

- визначення особливостей структури електролюмінесцентних індикаторів і їх вплив на характеристику індикаторів.

- оптимізація структури електролюмінесцентних індикаторів і технології їх виготовлення для забезпечення вимог для роботи із стандартними телевізійними сигналами (градація яскравості, тривалість імпульсу збудження, шпаруватість, кадрова частота).

- розробка технології одержання високояскравих люмінофорів червоного, зеленого, синього та білого кольорів свічення.

- розробка альтернативних вакуумному напиленню технологій з метою одержання електролюмінесцентних структур.

- розробка гнучких електролюмінесцентних індикаторів, в тому числі, прозорих у видимому діапазоні довжин хвиль.

- розробка методики оцінки якості одержуваних плівок і структур і прогнозування міри їх надійності.

Об'єктом дослідження є конструкції і технології синтезу тонкоплівкових електролюмінесцентних екранів та індикаторів підвищеної надійності та електричної міцності з використанням керамічного струмо-обмежуючого шару і створення високояскравих електролюмінофорів червоного, зеленого, синього та білого кольорів світіння.

Предметом дослідження є електролюмінесцентні плівки, структури, індикатори, плівкові електролюмінофори, їх оптичні і електрофізичні властивості та характеристики, а також вплив на них технологічних особливостей одержання і факторів оточуючого середовища.

Наукова новизна одержаних результатів.

Вперше як один з діелектричних шарів було використано шар-підкладку з надвисокочастотної (НВЧ) кераміки з високим значенням діелектричної проникності (5000 ч 24000), що дало можливість створити електролюмінесцентні індикатори із зменшеною в 2 ч 2,5 рази робочою напругою і 3-х кратним запасом електричної міцності.

Вперше створені структури електролюмінесцентних індикаторів, що мають вольт-яскравісні характеристики (ВЯХ), які дають змогу забезпечити вимоги сигналу телебачення (64 градації яскравості, яскравості не менше 60 кд/м², шпаруватість не менше 1000 і частоту зміни кадру 100 Гц).

Вперше розроблена технологія тонкоплівкових матричних екранів без використання процесів фотолітографії при створенні растрів їх електродів.

Вперше розроблені прозорі електроди, що використовують електропровідні нанорозмірні порошки.

Для створення нанорозмірних порошків оксидів розроблена нова технологія їх одержання.

Вперше розроблена конструкція і технологія модульних тонкоплівкових матричних екранів, що дає змогу одержувати необхідну площу екрану.

Вперше, в єдиному технологічному циклі за альтернативною вакуумною технологією MOCVD (metal organic composition vapor deposition - осадження з металоорганічних з'єднань) одержана уся структура електролюмінесцентного індикатора, включаючи легування люмінесцентного шару.

Вперше проведений високотемпературний відпал (до 1000⁰С) структур електролюмінісцентного індикатора (ЕЛІ), що дає можливість одержати високо яскраву і стабільну електролюмінесценцію різних кольорів свічення.

Проведені дослідження і одержані високо яскраві плівкові електро- і катодолюмінофори зеленого, синього кольорів свічення на основі оксиду і сульфіду цинку, легованого Cu, Ga, Cl.

Вперше розроблена низькотемпературна технологія одержання монокристалічних (? 800⁰С) і аморфних (? 250⁰С) плівок карбіду кремнію великої площини на чужорідних підкладках.

Вперше на плівках SrS, GaS легованих Eu і Ce виявлена люмінесценція, що стимульована інфрачервоним (ІЧ) підсвічуванням, а на плівках ZnS[Mn] - нове явище акусто-електролюмінесценція.

Практична цінність роботи.

Розроблені конструкції, технології і виготовлені різні нові типи (більше 30) тонкоплівкових електролюмінесцентних випромінювачів, індикаторів і матричних екранів на основі керамічного шару-підкладки із НВЧ кераміки.

Запропоновані конструкція і технологія виготовлення комбінованих гнучких порошкових і плівкових електролюмінесцентних індикаторів, в тому числі прозорих у видимій частині спектру.

Розроблені нові ефективні катодо- і електролюмінофори зеленого, синього і жовтого кольорів свічення.

Розроблена технологія одержання нанорозмірних (20 ч 100 нм) порошків оксидів металу.

Розроблений високоефективний плівковий електролюмінофор білого і біло-блакитного кольору свічення на основі ZnS (Ho, Er).

Показано, що на основі оксидних матриць, легованих Eu і Ce, можна одержати усю колірну гамму випромінювання від червоного до синього кольорів.

Запропоновано метод моделювання механізмів електролюмінесценції іонів рідкоземельних елементів (РЗЕ) на основі квантово-хімічного методу розрахунку в кластерному наближенні.

Запропоновані методи контролю дефектності плівок і структур електролюмінесценних індикаторів (ЕЛІ), а також методика прогнозування їх надійності залежно від типу структури і умов експлуатації.

Розроблено способи підвищення ефекту власної пам'яті і прискорення стабілізації характеристик ЕЛІ шляхом ультразвукової обробки.

Практичне значення здобутих результатів підтверджується актами впровадження зазначених вище авторських технологічних підходів до виробництва електролюмінесцентних індикаторів, методів моделювання впливу експлуатаційних чинників на індикатори та безпосереднього використання одержаних за розробленими технологіями виробів. Зокрема, результати впроваджені в ВАТ «Конденсатор», ТОВ «Завод «Стеатит», Московському науково-дослідному телевізійному інституту, НДІ авіаційного устаткування, НВО «Електроавтоматика», ВО «Молния», Московському електроламповому заводі, Київському НДІ радіотехнічних матеріалів ВО імені С.П. Корольова, Київському механічному заводі.

Особистий внесок здобувача.

У дисертаційній роботі об'єднані результати досліджень і розробок, виконаних автором особисто або із співробітниками, які працювали під його керівництвом. У роботах, які увійшли до дисертації, авторові належить ініціатива в постановці завдань, безпосереднє керівництво у виконанні досліджень і розробок, головна роль в узагальненні, обговоренні і інтерпретації результатів досліджень і розробок. Значна частина одержаних результатів доповідалася автором особисто на наукових конференціях і семінарах.

Апробація результатів дисертації.

Матеріали, які увійшли до дисертації, доповідалися та обговорювалися на таких вітчизняних і міжнародних нарадах, симпозіумах і конференціях:

- Всесоюзні конференції і наради по електролюмінесценції м. Рівне, 1984, м. Тарту, 1985, м. Вільнюс, 1989; Знакосинтезирующие индикаторы г. Москва 1984;

- Всесоюзна конференція по радіооптиці і спектроскопії, Тбілісі, 1985;

- Всесоюзні конференції: «Методи діагностики і контролю елементів РЭА» м. Горький 1986; «Елементи пам'яті обчислювальної техніки» м. Зеленоград, МИЭТ, 1986; «Фізика і технологія широкозонних напівпровідників» м. Махачкала 1986; «Світловипромінюючі тонкоплівкові структури і їх застосування» м. Київ 1986, м. Одеса 1987; «Процеси зростання і синтезу напівпровідникових кристалів і плівок», Новосибірськ 1986; «Термодинаміка і технологія напівпровідникових кристалів і плівок» м. Івано-Франківськ 1986; «Інтегральна оптика» м. Ужгород 1988; «Фізико-хімічні основи електронного матеріалознавства» м. Іркутськ 1988; «Газофазне одержання нових функціональних матеріалів і плівок» м. Ужгород 1989; «Спектроскопія водневого зв'язку» м. Самарканд 1989; «Підвищення надійності РЭА» м. Севастополь 1989; «Неорганічні люмінофори і їх застосування» м. Харків 1990; «Органічні люмінофори і їх застосування» м. Харків 1990; «Матеріалознавство халькогенідних напівпровідників» м. Чернівці 1991; ХII Всесоюзний конгрес з фізики напівпровідників, м. Київ, 1990.

Міжнародні конференції, наради і симпозіуми:

«Фотоелектричні і оптичні явища в твердому тілі», Варна 1989; «Напівпровідники А²В⁶ «Нью-Йорк 1987; «Некристалічні напівпровідники», Ужгород, 1989; «Crystal Growth» Japan 1989; Нарада з електролюмінесценції Хельсінкі, Фінляндія, 1990, Москва 1993, Беінгд, Китай 1994; ХХ Європейський конгрес з молекулярної спектроскопії, Загреб, Югославія, 1991; E - MRS - Meeting Strasburg France 1998, 2004; MRS - Meeting Boston 1998; «Amorphous and Crystalline Silicon Carbide», California 1991; «Physics of Semiconductor» Canada 1994, 1998; «Physics of Semiconducting Compounds», Jaszowice, 1994; «Передові дисплейні технології», Львів, 1994; Крим 1997, Мінськ 1998, Крим 1999, Москва 2000, Мінськ 2001, Крим 2002, Мінськ 2004; ISCS - 23 St.Petersburg 1996; «Фізика тонких плівок» Івано-Франківськ 1997, 20003; «Спектроскопія молекул і кристалів» м.Суми 1997, м.Одесса 1999; «Society for Information Displays» 5th - 1996, 6th - 1997, 7th - 1998 USA; «Science and Technology EL Displays» 3th - 1997, 4th - 1998, 5th - 1999, 6th - 2000; «Science and Technology EL Displays» 3th - 1997, 4th - 1998, 5th - 1999, 6th - 2000; «Advanced Display Technology» 7th - 1999, 10th - 2001, 11th - 2002; «The Science and Technology of Displays Phosphors» USA 1997, USA 1999, USA 2000; «Silicon Carbide and Rebut Material» Washington 1994, Japan 1997, Russia 2002; «7th Europen powder diffraction» Barcelona 2000; «Microelectronics» Ireland 2000; «Workship on Inorganic and EL» Japan 2000; «Приладобудування і нові інформаційні технології» Вінниця 1993, Сімферополь 1994; «15th School SMC» Chernigov 2001; «The thin films» Bratislava Slovakia 2002; «Структурна релаксація в твердих тілах» Вінниця 2003; «Science and Technology of Emissive Displays and Lighting EL» Canada 2004; «The Crystal Growth» Grenoble France 2004; “Material Science and Technology of Wide Band gap Semiconductors”, ELSEVIER, 2007; MRS - Meeting Leon 2010; «Diamond Films» Нике, Франція 1991; Міжнародна конференція з електронних матеріалів ICTM'94, Тайвань 1994; «ICSRV-95», Кіото Японія 1995; «Наука і технологія люмінесцентних дисплеїв» Сан-Диего США 1995; «Твердотіла технологія» Роттердам 1995; «Органічні матеріали для систем відображення», Швейцарія, 1995; «Властивості карбіду кремнію», Вашингтон 1995, ХХII Міжнародна конференція з фізики напівпровідників, Ванкувер, Канада 1994; Міжнародна конференція з алмазоподібних плівок, Кіокко, Італія 1994.

Публікації.

Результати дисертації опубліковані в 218 ^ох наукових працях, у тому числі в 4 ^ох монографіях, 83 ^ох статтях у вітчизняних і закордонних спеціалізованих журналах, 9 в збірках статей, 41 в матеріалах міжнародних конференцій, а також в 70 ^ох Авторських свідоцтвах і Патентах.

З них без співавторів - 4 монографії, 2 огляди і 4 патенти. В авторефераті наведений список з 68 найбільш значних робіт за темою дисертації.

Структура і обсяг дисертації.

Дисертація складається зі вступу, 4-х розділів, висновків і включає 299 сторінок основного тексту, 240 рисунків на окремих листах, 37 таблиць на окремих листах і перелік з 519 посилань цитованої літератури, додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі дисертації подана загальна характеристика роботи, обґрунтована актуальність теми, сформульована мета досліджень, наукове і практичне значення одержаних результатів, викладені основні положення, що виносяться на захист.

В першому розділі «Дослідження люмінесценції широкозонних матеріалів, що використовуються в ЕЛІ» наведені дані з дослідження люмінесценції широкозонних матеріалів, легованих, в основному, іонами рідкоземельних елементів (РЗЕ) і перспективних для використання в електролюмінесцентних індикаторах (ЕЛІ).

На підставі аналізу наявних літературних даних розглянуті деякі аспекти фізики ЕЛІ на основі широкозонних матеріалів, легованих РЗЕ.

Показано, що РЗЕ іони впроваджуються в люмінофорну матрицю у вигляді тривалентного іона R⁺³, рідше в двовалентному стані R⁺². Зазвичай електронні стани РЗЕ іона розраховуються згідно теорії кристалічного поля, проте експериментальні результати погано узгоджуються з теорією. Тому правильнішим є квантово-хімічний підхід в кластерному наближенні. Цей підхід дає кращий збіг результатів і дає можливість моделювати люмінесценцію РЗЕ-іонів з урахуванням розмірів і будови кластера, врахувати вплив матриці і ліганда, оцінити константу спін-орбітальної взаємодії.

Показано, що іони РЗЕ можуть займати місця як у вузлах, так і міжвузловинах, утворюючи комплекси із співлегуючими добавками і дефектами матриці, проте робіт з дослідження природи комплексів із РЗЕ-іонами та їх впливу на спектр і інтенсивність смуг люмінесценції практично немає, а даних по енергетичному положенню основних рівнів РЗЕ-іонів в різних матрицях надзвичайно мало.

Механізм збудження РЗЕ-іонів також становить значний інтерес. Показано, що передача енергії може здійснюватися прямим ударним збудженням, збудженням за участю домішкових станів або самої кристалічної матриці. За відсутності в літературі єдиної думки про механізм збудження, ми вважаємо, що має місце домінування певного механізму залежно від напруженості поля, типу матриці і структури випромінюючого центру.

Практично нерозглянутим є питання про вплив центрів безвипромінювальної рекомбінації. Зазвичай пропонуються внутрішньоцентрові багатофононні механізми переносу енергії між двома випромінюючими центрами або ж передача енергії на домішкові стани і Оже релаксація, проте усі ці роботи не носять характеру систематичних досліджень.

Найбільше число робіт присвячено дослідженню концентраційної залежності інтенсивностей, оскільки це є необхідною стадією оптимізації процесу виготовлення ЕЛІ, хоча навіть якісна інтерпретація результатів, що наводяться, неоднозначна і ускладнена.

Проаналізовано методики моделювання процесів люмінесценції сульфідних і оксидних широкозонних матеріалів, легованих іонами РЗЕ. Запропоновано модифікований квантово-хімічний метод розрахунку спектру та інтенсивності смуг люмінесценції кластерів різної складності, що містять іони РЗЕ. На прикладі іона Tm в ZnS показано, що з пониженням симетрії кластера інтенсивність смуг, а також відношення сум інтенсивностей «синіх» переходів до «червоних» зростає. В той же час у рамках кластера однакової симетрії інтенсивність люмінесценції зростає при переході від фтору до брому, що пов'язано із збільшенням радіусу орбіталі атома ліганда і зростанням вірогідності знаходження електрона іона - РЗЕ (Tm) на атомних орбіталях (АО) галогену. Заміна ж фтору на кисень або сірку зменшує інтенсивність люмінесценції, що пов'язано із зростанням іонних і ковалентних радіусів лігандів, і зменшує ефект перекриття АО іона РЗЕ і лігандів. Значний інтерес представляє порівняння поведінки РЗЕ-іонів в оксидних і сульфідних матрицях. На прикладі Sm⁺³ в (ZnS, CdS, ZnO, In₂O₃, SnO₂ та ін.) були визначені енергетичні рівні та інтенсивність смуг комплексів SmF₃, SmO₂F₂, SmS₂F₂, SmO₃F, SmS₃F і SmO₄, показано, що для кластерів Sm⁺³ в оксидних і сульфідних матрицях найбільш яскраві переходи в ZnO і ZnS, а найбільш «червоні» In₂O₃ і CdS, що пов'язано із зміною міжатомних відстаней в кластерах. Спостережувані експериментальні залежності підтверджують ці моделювання. На прикладі іонів Tm в матриці ZnS промодельовано механізм люмінесценції в інтервалі напруженостей електричного поля від 10³ В/см до 3•10⁶ В/см. У цьому інтервалі розраховані інтенсивності смуг люмінесценції для 2-х механізмів збудження: прямого ударного і резонансної передачі енергії. Показано, що при малих напруженостях поля в спектрі різних кластерів переважають «червоні» смуги випромінювання. При переході в область сильних полів (>10⁵ В/см) спостерігається сильне зростання інтенсивності як «червоної», так і «синьої» смуг, причому швидкість зростання інтенсивності «синіх» смуг вище за рахунок включення другого (резонансного) механізму збудження. Запропонована модель носить в основному якісний характер, проте в області «сильних» і «слабих» полів показує добрий збіг із експериментальними результатами. Показано, що при певних умовах створення, яскравості ЕЛІ можуть досягати 8000 кд/м² (в тому числі, по синьому кольору світіння).

Проаналізовано дані по дослідженню спектрів люмінесценції РЗЕ-іонів в сульфідних, оксидних і складних оксисульфідніх широкозонних матеріалах.

При дослідженні люмінесценції плівок SrS і CaS, легованих Eu, Ce, Sm, одержані високі яскравісні показники цих плівок, причому інтенсивність люмінесценції збільшувалась при легуванні матриць SrS і CaS одночасно Eu і Sm. У плівках SrS : Eu, Sm і CaS : Eu була виявлена також фотолюмінесценція, стимульована ІЧ випромінюванням.

При дослідженні люмінесценції простих і складних оксидних матриць (CaO, Yb₂O₃, Y₂O₃, In₂O₃, (In₂O₃)_0,5:(SnO₂)_0,5, (Y₂O₃)_0,5:(In₂O₃)_0,5, (Y₂O₃)_0,5:(SnO₂)_0,5 та ін.), легованих іонами Eu⁺³, Ce⁺³, Sm⁺³, Tm⁺³, встановлено, що при частковій заміні в матриці оксиду олова оксидом індію інтенсивність люмінесценції зменшується, заміна (часткова) в матриці In₂O₃ на Y₂O₃ призводить до різкого (1 - 2 порядки) зростання інтенсивності люмінесценції.

Порівняльний аналіз простих оксидних матриць, легованих Eu⁺³, Sm⁺³, показав, що максимальну інтенсивність люмінесценції мають плівки CaO:Eu⁺³, Sm⁺³ із максимумами л₁ = 610 нм і л₂ = 630 нм. Розглянуті лінії спектру люмінесценції Eu⁺³, Sm⁺³ в Y₂O₃, СaO, Yb₂O₃ і пов'язані з певними випромінювальними переходами в іонах РЗЕ.

Експериментально методом комбінаційного розсіювання показано, що в спектрах випромінювання іонів РЗЕ в різних оксидних матрицях спостережувані смуги пов'язані з найближчим кластерним оточенням іона РЗЕ. Показано, що число ліній в спектрі випромінювання РЗЕ-іонів і їх інтенсивність сильно зростає в матеріалах на основі складних і простих оксидів РЗЕ в порівнянні з оксидами In, Sn і їх розчинів. Показано, що іони Eu⁺³ неоднозначно займають місця іонів In, Sn, Y в решітках в порівнянні з іонами Ce⁺³, що знижує симетрію комплексу, призводить до появи великого числа ліній в спектрі випромінювань і зміни інтенсивності смуг. Дослідження люмінесценції іонів Tb⁺³ в складній оксисульфідній матриці Y₂O_3-xS_x показало повну придатність методики моделювання люмінесценції РЗЕ-іонів і для складних матриць. Розрахунок енергії основних переходів і виміряні експериментальні дані показали добрий збіг. Зміна симетрії найближчого оточення іонів Tb⁺³ за рахунок зміни текстури плівки позначилася на кількості і інтенсивності ліній в спектрі люмінесценції, що також підтверджує описану методику моделювання.

На основі широкозонних матеріалів проведені дослідження з порівняння фото-, електро- і рентгенолюмінесценції. Незважаючи на різні фізичні механізми збудження спектри РЗЕ-іонів практично співпадають, що дає можливість використовувати рентгено- і фотолюмінесценцію для якісного аналізу матеріалів, що використовуються в ЕЛІ без їх виготовлення.

Легування плівок ZnS і ZnO міддю і галієм дало можливість одержати результати по яскравості, значенню колірних координат, стабільності смуг випромінювання, які вказують на перспективність застосування плівок (особливо ZnO:Cu,Ga) для проекційного телебачення і телебачення високого розділення.

Наведено результати досліджень електролюмінесценції плівкових широкозонних матеріалів, які можуть становити інтерес для їх використання в ЕЛІ. Основним завданням було їх дослідження з метою одержання високояскравої електролюмінесценції в синій і близькій до неї областях спектру.

Одним з таких матеріалів є CdF₂, легований РЗЕ, що відрізняється вузьколінійчастим спектром випромінювання. Досліджені плівки CdF₂ леговані Eu, Sm, Er. Була виявлена при низьких температурах 77-200 К і напрузі збудження 50-70 В (200 Гц) широка смуга до 50 Е із піками, що з'являються при збільшенні напруги, в області 420 нм і 480 нм. При цьому, положення максимуму практично не залежить від типу рідкоземельного активатора.

При подальшому підвищенні температури понад 200 К, широкосмугове випромінювання практично зникає. Встановлено, що найймовірніше широкосмугова електролюмінесценція має рекомбінаційний характер. Випромінювальні процеси обумовлені рекомбінацією або донорно-акцепторних пар, утворених тривалентним РЗ іоном, причому, акцепторний дефект виникає при заміні фтору киснем, або захопленням вільного електрона на збуджений рівень глибокого акцептора (O^2-) із випусканням фотона під час переходу акцептора в основний стан.

Виявлений вплив «синіх» центрів рекомбінації на кінетику і спектр електролюмінесценції рідкоземельних іонів пояснюється резонансною взаємодією цих двох центрів свічення.

Проведені дослідження плівок ZnS:Cu, одержаних методами хімічного осадження і вакуумного напилення, дало можливість встановити наявність в спектрі випромінювання смуг 420 нм, 445 нм і 520 нм, які обумовлені центрами, пов'язаними з атомами міді; формування ж жовтої смуги (570 нм) передбачає можливу участь центрів міді. Виявлена відмінність в співвідношенні інтенсивності смуг в спектрах випромінювання структур на скляній і керамічній підкладках обумовлена відмінністю кристалічної структури і структурних дефектів в цих плівках.

Дослідження зв'язку між електролюмінесцентними властивостями плівок ZnS:Cu,Cl та їх кристалічної структури дало можливість встановити, що поліпшення кристалічної структури веде до зміни спектру свічення, пониження порогової напруги, значному збільшенню яскравості як фото-, так і електролюмінесценції. Особливо яскраво такі зміни спостерігаються в плівках ZnS:Cu,Ga, оскільки легування Ga сприяло істотному збільшенню зростання зерен при легуванні плівок ZnS.

Ґрунтуючись на проведених дослідженнях, були розроблені плівкові катодолюмінофори на основі плівок ZnO:Cu,Ga з яскравістю чистого «зеленого» кольору 1100 кд/м² при 300 К і 3700 кд/м² при 77 К. Використовуючи нову методику легування плівок ZnS для виготовлення тонкоплівкових електролюмінесцентних (ТПЕЛ) пристроїв на основі ZnS:Cu,Ga на керамічній основі BaTiO₃ були одержані досить високі яскравості в «зеленій» і «блакитній» областях спектру 3800 кд/м² і більше 500 кд/м². При цьому стабільність блакитного випромінювання краща, ніж ZnS:Cu,Cl. Був встановлений механізм електролюмінесценції плівок ZnS:Cu,Ga - ударна іонізація центрів свічення гарячими носіями. Характер деградації електролюмінесценції аналогічний спостережуваному для центрів свічення з внутрішньоцентровим механізмом випромінювання. Для тонкоплівкових електролюмінесцентних структур має велике значення розширення спектрального діапазону випромінювання. На основі плівок ZnS:Ho і ZnS:Ho,Er був досліджений ефект зміни спектрального діапазону випромінювання від напруги випромінювання. Показано, що різні кольори випромінювання (від жовтого до зеленого, від жовтого до білого, від помаранчевого до білого) можуть бути одержані при зміні величини напруги. Виготовлені електролюмінесцентні пристрої з високою, більше 1000 кд/м², яскравістю. На зразках CaO:Eu,Sm синтезованих на керамічній підкладці при відпалюванні в температурі 900⁰С одержана яскравість електролюмінесценції більше 3200 кд/м².

Наведені результати дослідження випромінювальної рекомбінації плівок карбіду кремнію, одного з найперспективнійших матеріалів для випромінюючих структур. Ці плівки були одержані на чужорідних підкладках великої площі хімічним і плазмохімічним методами з метилтрихлорсилану. Були визначені основні параметри одержаних плівок і показано, що з застосуванням плазмохімічного методу виходять аморфні, гідрогенізовані плівки, в яких випромінювальна рекомбінація відбувається через донорно-акцепторні центри, а в плівках одержаних при підвищеній потужності ВЧ поля, випромінювальна рекомбінація обумовлена зона - зонною рекомбінацією. Визначені основні фізичні параметри, що залежні від умов осадження плівок, ширина забороненої зони, енергетичні схеми випромінюючих переходів.

Хімічним методом на кремнієвих підкладках були одержані плівки б-SiC. Дослідження спектрів люмінесценції таких плівок показали їх повну відповідність спектрам кристалічних зразків. Визначені енергії активації і схеми випромінювальних переходів, які пов'язані з випромінювальною рекомбінацією через глибокі донорні і акцепторні рівні, донорно-акцепторні пари, а також екситони, зв'язані на нейтральних атомах азоту.

Дослідження випромінювальної рекомбінації p - n структур на основі плівок карбіду кремнію з інжекційним контактом і структур GaN/SiC дало можливість зробити висновок, що ці структури придатні для виготовлення світлодіодів різного (синього, жовтого, зеленого, червоного) кольорів, залежно від умов одержання, а яскравість складає в залежності від кольору світіння 4000 ч 10000 кд/м². При цьому в структурі з інжекційними контактами свічення обумовлене рекомбінацією через рівні екситонів, а в структурах GaN/SiC різні кольори свічення забезпечуються домішками азоту, кисню і комплексами з вакансією Ga.

В другому розділі «Дослідження технологічних особливостей одержання електролюмінесцентних плівок і структур індикаторів» наведено дані по дослідженню впливу технологічних чинників на характеристики плівок і структур ЕЛІ.

Розглянуто технологічні особливості одержання плівок SiC на чужорідних підкладках і їх вплив на характеристики плівок.

Хімічний метод. Цей метод дає змогу одержувати залежно від температури кремнієвої підкладки аморфні (1200⁰С), полікристалічні (1300⁰С - 1370⁰С), блокові (1380⁰С) і монокристалічні (>1400⁰С) плівки карбіду кремнію. Орієнтація Si підкладки при цьому також відіграє значну роль. Так, на підкладці (100) росте монокристалічна плівка б-SiC, тоді як на підкладці (111) тільки текстуровані полікристали б-SiC. Електрофізичні дослідження показали, що усі одержані плівки n-типу провідності мають питомий опір від 0,01 до 0,1 Ом Ч см. Одним з найважливіших питань при дослідженні плівок є зв'язок їх структури з умовами їх утворення. Методом електронної мікроскопії були досліджені перехідні області плівка-підкладка і виявлені острівці зародки (1 ч 3 мкм) з наступним зростанням моноблочних шарів; при товщині плівок до 2 мкм щільність дефектів, пов'язаних з гетероепітаксіальним нарощуванням складає 10⁹ см^-2. В той час, як щільність острівцевих зародків складає (2 ч 6)Ч10⁶ см^-2. Таким чином, виходить мозаїчний монокристал б-SiC із взаємною розорієнтацією не вище ± 3⁰. Виявлено, що першими на поверхню осідають атоми C, місцями їх переважного осадження є міжвузля у напрямі [110] і [-110] підкладки, де розташовані, переважно, ямки травлення, що виникають в атмосфері водню.

Плазмохімічний метод є низькотемпературним і дає можливість осаджувати плівки б-SiC не лише на кремнієвих, але і на будь-яких інших підкладках (ситал, скло, метал, кераміка, лавсан і так далі). Структура одержуваних плівок міняється від аморфної до полікристалічної з розміром зерен до 1 мкм. Міра кристалізації залежала від температури підкладки, потужності високочастотного (ВЧ) розряду і напруги зміщення. Встановлено, що при збільшенні напруги зміщення при осадженні SiC на Si електропровідні підкладки спостерігається усунення міжзеренних дефектів, що призводить до зростання рухливості, в порівнянні з плівками осадженими на діелектричні підкладки.

На МДНДМ (метал-діелектрик-напівпровідник-діелектрик-метал) структурах ЕЛІ на основі ZnS:Mn досліджено залежність деградації вольт-яскравісних характеристик (ВЯХ) від особливостей технології одержання структури. Встановлено, що термічний відпал МДНДМ структури, який проводиться з метою активації домішок і зниження порогу запалювання і підвищення ефективної яскравості, призводить до появі або зростання деградаційної залежності ВЯХ. Розроблено безвідпалювальний спосіб одержання МДНДМ структур ЕЛІ, що не вимагає додаткової стабілізації характеристик і дає можливість активувати домішки в процесі осадження плівки ZnS:Mn.

Для ЕЛІ на активній керамічній підкладці встановлені гранично допустимі температури технологічних операцій. Встановлено, що при підвищенні температури вище граничнодопустимої керамічна підкладка змінює свої характеристики, зокрема, зменшується величина діелектричної проникності, що пов'язано з десорбцією кисню. Таким чином, граничними температурами є при термообробці в вакуумі + 400⁰С, а у повітрі (чи в присутності кисню) + 950 ч 1000⁰С.

Наведено порівняльні дослідження ЕЛІ з МДНДМ структурами на скляній підкладці і структур з активною керамічною підкладкою. Було встановлено, що за низкою параметрів: запас електричної міцності, поріг збудження, час наростання хвилі яскравості, імпульсна яскравість і час напівспаду яскравості ЕЛІ, що були виготовлені на кераміці значно перевершують ЕЛІ, які виготовлені на скляній підкладці.

Були проведені порівняльні дослідження спектральних і яскравісних характеристик МДНДМ і МДНКМ (метал-діелектрик-напівпровідник-кераміка-метал) структур ЕЛІ. Встановлено, що ВЯХ МДНКМ структур пологіші, мають більш ранній поріг запалювання, по максимальній яскравості в інтервалі робочої (220 В) напруги порівнянні з ВЯХ МДНДМ структурами на скляній підкладці. У спектральних залежностях МДНКМ структур виявлені додаткові смуги випромінювання з максимумами 495 нм, 650 нм, 680 нм, інші смуги мають дещо (1ч2 нм) зміщений максимум. Це може бути пов'язано з великою кількістю дефектів люмінесцентного шару, що призводить до пониження симетрії оточення іона Tb⁺³ і появи більшого числа ліній в спектрі випромінювання.

На підставі досліджень структур ЕЛІ легованих РЗЕ показано, що застосування фторовмісних діелектриків (замість оксидних) підвищує стабільність і збільшує ефективність електролюмінесценції через зміни на межі розділу діелектрик-люмінофор.

За наявності досить великої кількості робіт з вивчення процесу деградації тонкоплівкових електролюмінесцентних структур в процесі їх роботи, абсолютно відсутні відомості про їх поведінку під час тривалого зберігання. Ці дослідження були проведені на індикаторі з люмінесцентним шаром ZnS:In, де як лантаноїди використовувались Tb та Ho. Було встановлено, що яскравість і ефективність ЕЛІ з випромінюючим шаром ZnS:In збільшується при їх зберіганні в сухій атмосфері протягом тривалого часу. Зміни мають значну величину і досягають триразового значення в порівнянні з початковими, що пов'язано зі слабкими процесами взаємодії матеріалу електролюмінесцентної структури з киснем, а також тимчасовим ефектом впорядкування структури електролюмінесцентного шару.

Одним з перспективних матеріалів електролюмінесцентного шару є SiO_x, легований Tb, причому, легування відбувається в процесі високотемпературного відпалу. Були досліджені оптичні властивості електролюмінесцентних плівок SiO_x:Tb залежно від температури відпалу (600-1000⁰С). Встановлено, що ізотопна плівка може бути одержана тільки протягом одностадійного відпалу. При цьому, показник заломлення n зростає з підвищенням температури до 600⁰С, а потім зменшується в області від 600⁰С до 1000⁰С, при цьому значення х росте від 1,18 (до віпалу) до 1,29 після відпалу при температурі 1000⁰С.

Описується альтернативний вакуумному напиленню спосіб одержання МДНДМ структури ЕЛІ хімічним MOCVD (металоорганічні сполуки) методом. Цим методом в безперервному режимі в газотранспортній системі була одержана уся структура ЕЛІ включаючи прозорий електропровідний шар, діелектричні шари, люмінесцентний шар, металевий електродний шар і здійснено необхідне легування шарів. Так, прозорі електропровідні шари одержувались на основі твердого розчину In₂O₃:SnO₂. Як початкові плівкотворні металоорганічні сполуки (ПТМОС) використовувалися ацетилацетонати і діалкілдитіокарбомати In, Sn. Провідність плівки завтовшки 0,2 мкм складала 150 ч 250 Ом/?. Як діелектричні шари використовувалися оксиди Al, Ga. Найбільший інтерес становило вивчення легування в процесі зростання люмінесцентного шару. Були одержані шари ZnS, від сотень ангстрем до десяти мікрон завтовшки. Швидкість осадження при цьому в інтервалі температур 240ч320⁰С мала лінійну залежність зростання, при підвищенні температури >330⁰С спостерігалось зменшення швидкості і одержання плівок з поганими оптичними і адгезійними характеристиками. При низьких температурах (Т < 260⁰С) плівки виходять 2-х фазними, а при > 260⁰С однофазними б-модифікації високої міри орієнтації і текстурованості. Введення марганцю призводить до появи деякої кількості в фази без порушення міри текстурованості.

Встановлена природа спостережуваних смуг (580 нм, 650 нм, 740 нм) фотолюмінесценції одержаних плівок, які обумовлені випромінюванням іонів Mn⁺³ і комплексів іона Mn з дефектами структури, що свідчить про успішне легування плівок ZnS марганцем в процесі зростання. Електрична міцність одержаних плівок складає (5 ч 6)•10⁶ В/см, що вище ніж у плівок, одержаних вакуумним напиленням.

Дослідження структури електричних і електролюмінесцентних властивостей плівок ZnS:Cu, одержаних спільним піролізом дітиокарбоматів Zn і Cu, показали, що вони однорідні за складом, порогова напруженість поля складає 5•10⁵ В/см, яскравісні характеристики, а також їх зміщення в ході напрацювання характерні для стандартних плівок, одержаних вакуумними методами, а їх яскравість складала близько 2000 кд/м².

Була досліджена можливість одержання оксидних люмінесцентних шарів, легованих РЗЕ. Були одержані леговані Sm плівки In₂O₃. Показано, що іони Sm входять в решітки In₂O₃, при цьому проявляється високосиметрична «червона» (600 нм) смуга люмінесценції. Створені за хімічною технологією структури ЕЛІ показали високі яскравісні (до 1000 кд/м²) характеристики при досить низькій (200 В) напрузі частотою 1 кГц і високу електричну міцність. Дана технологія дала можливість створити на прозорій органічній підкладці гнучкі електролюмінесцентні прозорі індикатори з яскравістю по червоному кольору ~ 1000 кд/м², зеленому (ZnS:TbF₃) ~ 2000 кд/м², синьому (ZnS:TmF₃) ~ 100 кд/м², та жовтому (ZnS:Mn) ~ 3000 кд/м².

Наведено результати по дослідженню різних плівок і порошків широкозонних матеріалів, придатних для використання в ЕЛІ, і впливу на їх характеристики особливостей технології одержання.

Наведено дані про одержання плівок ZnO, які є перспективними як для використання в ЕЛІ, так і в інших приладах оптоелектроніки. Як підкладки використовувалися сапфір, кремній, скло, ситал, кераміка, а плівкоутворюючими матеріалами (ПТМ) були ацетилацетонати і пропіонати Zn. Одержані плівки мали ширину забороненої зони Eg = 3,26 ч 3,3 еВ, фазовий склад свідчив про наявність аморфної і неорієнтованої полікристалічної фази на аморфних підкладках і високоорієнтованої полікристалічної на орієнтованих підкладках, при цьому аморфна фаза спостерігалася тільки в перехідній області підкладка - плівка. Оптичне пропускання складало ? 90% і було вище у плівок, вирощених з ацетилацетонатів.

Для створення порошкових індикаторів, а також прозорих струмопровідних електродів, необхідною умовою є одержання дрібнодисперсних високочистих оксидних матеріалів. Нами був розроблений спосіб і відпрацьована технологія одержання оксидів Mg, Bi, Ga, Al, Fe, Zn, Cu, Y, Li, Ln, In, Ga з дисперсністю 0,02 ч 0,05 мм. На прикладі оксиду галію були проведені дослідження одержаних за цією технологією порошкових матеріалів.

Показано, що при зміні технології одержання розмір зерен може мінятися від 10 нм до двох мікрон. Фазовий склад показав наявність гексагональної і кубічної модифікацій чистого Ga₂O₃.

При спалюванні початкового продукту монокарбоксилцеллюлози не на повітрі, а в потоці азоту вийшли фази оксиду і нітриду (до 20%) галію.

В третьому розділі «Дослідження фізичних процесів у різних структурах тонкоплівкових ЕЛІ, що визначають ефективність їх роботи» представлені результати фізичних процесів і особливостей структур тонкоплівкових ЕЛІ, що визначають ефективність їх роботи.

Розглянуто особливості ЕЛМ структур з керамічним діелектриком і їх вплив на ефективність роботи ЕЛІ. При дослідженні структури ЕЛІ типу МКПМ, де К - кераміка завтовшки 0.5 мм і е = 10000, спостерігалася різка асиметрія хвиль яскравості при збереженні високої надійності. Свічення починається при 50 В і наростає сублінійно до 200 ч 250 В. Ефективність люмінесценції такої структури ~ в 2 рази нижче за звичайну структуру МДНДМ на скляній підкладці. Температурні залежності яскравості і е повністю співпадають.

Порівняльні дослідження структур МКДПДМ, МКПДМ, МКПМ, МКДПМ показали, що дві останні характеризуються значно слабкішими параметрами по ефективності, яскравості, крутизні ВЯХ, зберігаючи високу надійність. Ефективність люмінесценції структур МКДПДМ і МКПДМ порівнювані з традиційними структурами на скляній підкладці, перевищуючи їх в ефективності в першому випадку в 1,5 ч 2 рази і складає 2 ч 4 лм/Вт. Показано також, що наростання яскравості від тривалості збуджуючого імпульсу обмежується 20-30 мксек, що значно (50ч70 мсек.) менше, ніж в структурах на скляній підкладці, і дає змогу використовувати коротші збуджуючі імпульси, що, у свою чергу, дає можливість збільшити яскравість за рахунок збільшення частоти опитування. В той же час виявлена сильна залежність ефективності, яскравості, крутизни ВЯХ від температурної залежності діелектричної проникності кераміки, що входить в структуру ЕЛІ. Оскільки в процесі роботи кераміка нагрівається, а серійна кераміка має малий робочий діапазон температур по е (+10 ч +40)⁰С, то цей недолік чинить сильний вплив на роботу ЕЛІ в цілому. На основі проведених досліджень та аналізу одержаних результатів, встановлено, що структури на основі керамічної підкладки-шару придатні для створення ЕЛІ для відображення телевізійної інформації, мають при амплітудній модуляції 64 градації яскравості та максимальну яскравість при малій тривалості (20 мкс) імпульсу збудження.