153696. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a látható hullámhossztartományban lumineszkáló villamosfényforrás előállítására

MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI 153696 LEÍRÁS SZOLGALATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1965. VI. 18. (MA—1492) Közzététel napja: 1966. IX. 22. Szabadalmi osztály: 12 n 15/00 22 f Nemzetközi osztály: C 01 g 15/00 C 09 Decimái osztályozás: Megjelent: 1967. IX. 20. 661.868.1/.3 Feltalálók: Bertóti Imre tudományos munkatárs, Hársy Miklós tudományos munkatárs, Szigeti György akadémikus, Budapest Tulajdonos: MTA Műszaki Fizikai Kutató Intézete Budapest Eljárás a látható hullámhossztartományban lumineszkáló villamosfényforrás előállítására 1 Ismeretes, hogy a megfelelően kezelt, poralakú ZnS, vékony rétegekben, legtöbbször különböző dielektrikumokba ágyazva foto- és katodolumineszcens bevonatok, váltóáram alkalmazása mellet pedig, leggyakrabban •— kék 5 vagy zöld fényt emitáló — elektrolumineszcens panelek alapját képezi. A ZnS egykristályos alakban, elektrolumineszcens fényforrásként nem használatos, ugyanis széles tilos zónája, és nagy fajlagos jo ellenállása miatt csak nagy térerősséggel gerjeszthető, ami igen megnehezíti gyakorlati alkalmazását. A kristályrácsban kialakuló világító centrumokat kis mennyiségű (0,001—0,1%) szennyezések, aktivátorok beépítésével hozzák jg létre. Általánosan ismert tény, hogy a fenti optimális koncentráción túl növelve az aktivátor mennyiségét, a lumineszcencia rohamosan csökken, majd teljesen megszűnik. Ismeretes az irodalomból, hogy a félvezető tisztaságú GaP 20 kristályokon létrehozott p-n átmenet egyenirányító tulajdonságokkal rendelkezik, emellett néhány V feszültség hatására az átmeneten sugárzásos rekombináció is észlelhető. A GaP ismert p-típusú szennyezői a Zn és a Cd, míg 25 n-típus kialakítását általában Si, Sn, Te, Se stb. hozzáadásával érik el. A szennyező anyagokat 0,001—0,05 at %-os koncentrációban építik be, a GaP-ba, mert ennél nagyobb menynyiségű szennyezés bevitele a félvezető és egy- ^o úttal a lumineszcens tulajdonságok leromlását eredményezi. A szennyezők kombinálásával vörös és zöld fényt emittáló elektrolumineszcens p-n átmeneteket hoznak létre. A GaP zöld (565 nm) emissziós sávját sáv-sáv átmenetek (edge emission) tulajdonítják, ugyanis a kibocsátott fény energiája igen közel van a galliumfoszfid tilos sáv értékéhez. Mivel a GaP sáv szerkezete ilyen átmenetet csak harmadik részecske (pl. fonón) jelenlétében enged meg, így ez a folyamat csak kis valószínűséggel megy végbe, amit igazol a zöld világításnak a vörösnél lényegesen kisebb intenzitása. A fentiekből kitűnik, hogy a ZnS jól észlelhető elektrolumineszcenciát ad nagy feszültségek hatására, a GaP kristályok gyakorlatilag vörösen emittálnak már néhány V feszültség esetén is. A találmány szerinti megoldás célja az, hogy olyan tulajdonságokkal rendelkező egykristályokat állítsunk elő, amelyek kis feszültséggel, a ZnS-hez hasonló elektrolumineszcenciát adnak és ezáltal alkalmasak fényforrások kialakítására. Találmányi megoldásunk lényege, hogy a két hasonló kristályszerkezetű anyagból, a ZnS-ból és a GaP-ból új kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkező, homogén, éles röntgendiffrakciós vonalakkal rendelkező elegykristá-153696