Экспериментальная часть. 
Кислотно-основные свойства поверхности цинксульфидных люминофоров

Объекты исследования

В дипломной работе были исследованы нанолюминофоры ZnS: Cu, Cl. Образцы для исследований были предоставлены кафедрой Теоретических основ материаловедения Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) Цинксульфидные люминофоры относятся к полупроводниковым соединениям 2−6 групп таблицы Менделеева, которые занимают видное место в современной физике и технике полупроводников, являясь одними из наиболее важных и перспективных материалов для ряда быстроразвивающихся областей науки и техники, в особенности фотои опто электроник, квантовой радиофизике, акустоэлектронике. Это связано главным образом с тем, что соединения этого класса обладают различными значениями ширины запрещенной зоны, что позволяет в весьма широких пределах варьировать их электрические, фотоэлектрические и оптические свойства. медь активатор яркость электролюминесценция Для преобразования подводимой энергии в свет в качестве активатора в люминофоры добавляют медь. В электролюминофорах медь находится как минимум в двух видах: в виде преципиатов Cu_xS, обеспечивающих генерацию носителей заряда при возбуждении электролюминесценции внешним электрическим полем в гетеропереходах ZnS-Cu_xS, и в составе центров люминесценции (свечение синего цвета дает ассоциат меди в узле цинк-медь, а зеленого — ассоциат меди в узле цинк-хлор), обеспечивающих рекомбинацию носителя.

• 1) Состав ZnS: Cu, Cl (Cu=0.3%) синтезирован обычным методом:
• 1. 158−1 — без отмывки
• 2. 158−2 — отмывка (1 раз)
• 3. 158−3 — отмывка (2 раза)
• 4. 158−4 — отмывка (4 раза)

Отмывка люминофора от поверхностного слоя сульфида меди.

В процессе низкотемпературного отжига избыточный сульфид меди выделяется на поверхности частиц люминофора. За счет шунтирующего действия и поглощения света, излучаемого электролюминофором, поверхностный слой Cu_XS снижает яркость свечения и пробивное напряжение источника. Чтобы повысить яркость свечения и пробивное напряжение, после отжига проводится отмывка электролюминофора от поверхностного слоя Cu_XS. Отмывка проводилась аммиачным способом, описанным в [7, 12]. Для отмывки люминофора готовили раствор, состоящий из компонентов (NH₄)₂CO₃, NH₄OH, (NH₄)₂S₂O₈ и бидистиллированной воды.

Около 30 г люминофора засыпали в стеклянную емкость (стаканчик), заливали 100−150 мл отмывочного раствора, ставили на водяную баню при t = 60±5 єС и в течение 10 минут помешивали стеклянной палочкой. После суспензию отстаивали (5 минут), промывочный раствор выливали. На этом заканчивалась одна стадия отмывки. Затем заливался свежий отмывочный раствор и аналогичным способом повторялась вторая стадия отмывки. И т.д. (до 4 раз).

После чего люминофор заливали бидистиллированной водой и тщательно перемешивали. Полученную суспензию выливали на воронку Бюхнера, заправленную фильтрами, процеживали раствор (подливая дистиллированную воду) и промывали люминофор до исчезновения щелочной реакции, что контролировалось с помощью универсальной индикаторной бумаги.

Сушка люминофора Отмытый люминофор загружали в чашку Петри и сушили в течение двух часов при температуре 120 С. Высушенный люминофор просеивали через сито с размером ячеек 0,04 мм. Готовый люминофор помещали для хранения в полиэтиленовые емкости.

Таблица 2 Синтез образцов люминофоров серии 158.

• 2) Состав ZnS: Cu, Cl (Cu=0.3%) синтез + закалка в жидком азоте
• 1. 159−1 — без отжига
• 2. 159−2 — температурный отжиг
• 3. 159−3(1) — радиационный отжиг электронами (доза 10 Мрад)
• 4. 159−3(2) — радиационный отжиг электронами (доза 20 Мрад)

Была приготовлена шихта следующего состава (серия 159):

ZnS (2008 г.) = 58.75 г.

(S+ZnS) = 3.3125 г.

NH₄Cl = 0.273 г.

CuCl = 0.282 г (0.3%).

Синтез люминофора (ЛФ) проводился в корундовом тигле 950 С — 90 минут. Сразу после синтеза (не дав остыть печи) провели закалку ЛФ в жидком азоте, опустив горячий тигель в ванну с N₂ на 15−20 минут с последующим доведением до комнатной температуры на воздухе. Затем ЛФ просеяли через сито 40 мкм и перемешивали в стеклянной баночке на валках 1 час.

Низкотемпературный отжиг люминофора Для дополнительного распада образовавшегося при синтезе пересыщенного твердого раствора меди в сульфиде цинка и образования гетеропереходов ZnS-Cu_XS, являющихся источниками электронов при возбуждении люминесценции переменным электрическим полем, проводился низкотемпературный отжиг электролюминофора. Для этого очищенный и просеянный люминофор загружали в фарфоровые чашки и распределяли его равномерным слоем. Чашки с люминофором помещали в муфельную печь и отжигали при температуре 650 С — 1 час. После отжига люминофор остывал до комнатной температуры вместе с печью. Остывший отожженный люминофор размалывали и просеивали через сито.