Электролюминесцентный диод

 

1%тент и о": сь)::- и,((я;.кйоо

Д ((() 550772

ОП ИСАНИЕ

ИЗОЬЕЕТЕНИЯ

К АВТОР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.04.74 (21) 2020061/07 с присоединением заявки ¹â€” (») Приоритет—

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 03.05.77 (51) М. Кл. Н 05В 33/18

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 382 (088.8) (72) Авторы и 30()ретсппя

В. Ю. Литвиненко и А. H. Махотенко

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (71) Заявите )ь (54) ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЪ|Й ДИОД

7

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и предназначено для использования в различных схемах индикации оптоэлектроники, в системах памяти и выходных устройствах ЭВМ.

Известны электролюминесцентные ячейк(и на основе конденсированных кристаллов ароматических соединений, в том числе антрацена. Кристаллы снабжены электродами, инжектирующими носители.

Ячейки различаются материалами, которые используются для инжекции носителей (1, 2). Основой указанных устройств являются конденсированные кристаллы, содержащие малое количество дислокаций, по крайней мере меньше, чем 10 на см .

Такие ячейки, имеют ограниченные возможности для практического .использования, так как могут применяться только в качестве светодиодов.

Наиболее близким техническим решением является электролюминесцентная ячейка, в которой инжектором электронов является контакт из сплава щелочных металлов с платиновыми токовводами, а инжектором дырок— напыленный в вакууме слой золота (3j. Ячей ка используется как светодиод с высокой светоотдачей. Недостатками ее являются большая мощность, требующаяся для питания, высокая рабочая напряженность электрического поля, высокая стоимость, вызванная применением в конструкции драгоценных металлов.

Цель предлагаемого изобретения заключается в получении многофункционального устройства, которое может работать не только как светодиод, а обладает переключатсльными свойствами и оперативной памятью, прп одноврсменном уменьшении потребляемой мощности и рабочих напря>кенностей электрического поля.

В предлагаемом электролюминесцентном диоде эта цель достигается благодаря использованию в качестве основы электролюмине15 сцентного диода пластины из монокристалла антрацена, содержащего дислокации с плотностью, большей или равной 5 10 см

На фиг. 1 дано схематическое изображение предложенного устройства, где 1 — подрр ложка, 2 — контакт из сплава щелочных металлов, 3 — полупроводниковая пластина, 4 — токоввод, 5 — невыпрямляющий контакт, 6 — проволочный вывод.

Предлагаемый электролюминесцентный диод с переключением представляет собой малогабаритный элемент (площадь от 0,1 до

1 см, толщина от 3 до 6 мм вместе с арматурой).

На подложку 1, которая может быть выЗО полнена из оргстекла, с резервуаром, пол550772

3 ностью заполненным сплавом 2 щелочных металлов (натрия и калия), наклеена полупроводниковая пластина 3, служащая базой диода. Пластина выреза на из кристалла ароматического соединения углеводорода высокой чистоты, например антрацена, имеющего дислокации с плотностью не менее 5 10 на см, образующие центры захвата носителей заряда. В сплав 2, служащий инжектором электронов, через капилляр введен проволочный электрод 4. Электрод 4 выполнен из манганина, не взаимодействующего со сплавом щелочных металлов. Резервуар герметизирован с помощью эпоксидной смолы или парафина.

Поверхности пластины 3 отполированы и прозрачны. С противоположной стороны на ней изготовлен невыпрямляющий контакт 5, например из графитовой пасты, нанесенной в виде пленочной маски со светопроницаемыми щелями, или из испаренного в вакууме золота, серебра и т. д. Токоввод 6 может быть выполнен из манганинового или медного провода.

При приложенном в прямом направлении электрическом напряжении сплав щелочных металлов является катодом и инжектирует электроны в базу 3. При определенном пороговом напряжениями диод спонтанно переключается из высокоомного состояния в низкоомное, которое сохраняется при последующем уменьшении напряжения ниже порогового.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает свойствами переключающего диода и обладает оперативной памятью. После выключения напряжения и выдержки в короткозамкнутом состоянии в темноте диод возвращается в высокоомное состояние, его характеристики, прямая и обратная, снова повторяются.

Пороговое напряжение переключения зависит от толщины базовой пластины 3 и меняется от 1000 вольт до нескольких вольт при изменении толщины соответственно от 4 мм до 0,3 мм, Кроме того, напряжение переключения U„ зависит от концентрации структурных нарушений, температуры окружающей среды, возможна регулировка U, действием внешней подсветки различной интенсивности с длиной волны короче 435 нм.

На фиг. 2 приведена вольт-амперная характеристика для образца толщиной 1,3 мм.

Стрелки указывают направление измерений.

Если в качестве базы диода используется материал с плотностью дислокаций менее

5.10 см, то эффект переключения отсутствует и наблюдаются типичные для случая ин5 жекции носителей вольт-амперные характеристики. В этом случае при снижении напряжений от больших значений к малым характе. ристика проходит несколько ниже, чем при повышении напряжения («отрицательный ги1о стерезис»). При больших, чем 5.10 см плотностях дислокаций наблюдается эффект переключения и большой положительный гистерезис вольт-ампер|ной характеристики. На фиг. З,показана зависимость отношения ве15 личины токового гистерезиса к начальному значению тока для напряжений, при которых начинается крутой участок вольт-амперной характеристики, от плотности дислокаций в кристалле.

При напряжениях, больших порогового, диод излучает свет (в синей области спектра для антрацена), который может выводиться как со стороны контакта 5, так и с боковой поверхности пластины 3 между контактами 2 и 5. Эффект переключения способствует возникновению электролюминесценции, так что хорошая яркость наблюдается при меньших электрических полях и на один — три порядка меньших потребляемых мощностях, чем у све30 тодиодов из соответствующих материалов, но не обладающих переключательными свойствами.

Формула изобретения

Электролюминесцентный диод, изготовленный на основе пластины высокоомного органического полупроводника, например антрацена, имеющий несимметричные контакты, -40 один из которых инжектирует неосновные носители заряда (электроны), о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения эффектов переключения и памяти, пластина выполнена из монокристалла антрацена с плотностью дис з локаций, большей или равной 5.10 см

Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе

1. Патент США № 3621421, кл. 179 — 100, 1972

5о 2. Патент США № 3710167, кл. 313 — 108, 1973.

3, Патент США № 3530325, кл. 313 — 108, 1970, (прототип).

550772

Ж

-/л

1И ОЯ !!

1

3, см б

/О

М

1 фиг 5

Составитель Ю. Чукова

Техред Л. Гладкова Корректор И. Позняковская

Редактор Л. Попова

Заказ 2538 Изд. № 279 Тираж 1069 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и отюрьгпий

113035, Мооева, 5Ê-35, Раушская наб.. д. 4/5

МОТ, Загорский филиал