Способ получения цинксульфидного электролюминофора

Способ получения цинксульфидного электролюминофора

Реферат

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способу получения электролюминофоров на основе сульфида цинка.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения цинксульфидных электролюминофоров (а.с. 258500, 26.01.1972, БИ №5), который заключается в том, что шихта известного состава прокаливается при температурах 600-1100°С в течение 10-60 мин в присутствии минерализующих добавок. При этом происходит легирование сульфида цинка медью с образованием твердого раствора меди в сульфиде цинка. После прокаливания происходит остывание, в процессе которого происходит частичный распад твердого раствора и образование гетеропереходов ZnS-Cu₂S, являющихся источниками электронов при возбуждении люминесценции переменным электрическим полем. Кроме того, происходит выделение фазы Cu₂S на поверхности, которая далее удаляется отмывкой. Готовый продукт высушивается и просеивается.

Недостатком известного способа, принятого за прототип предлагаемого, является то, что процесс распада твердого раствора при охлаждении протекает не полностью, и тем самым снижается яркость электролюминесценции.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение яркости электролюминесценции цинксульфидных электролюминофоров.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения цинксульфидного электролюминофора, включающем прокаливание шихты, содержащей сульфид цинка, серу, галогениды аммония и добавку активатора в виде меди или меди совместно с алюминием, при температуре 600-1100°С в течение 10-60 минут с последующим размалыванием и просеиванием целевого продукта, дополнительно проводят электронно-лучевую обработку полученного в виде порошка продукта, воздействуя на него пучком электронов, ускоренных до энергии 900 кэВ, при поглощенной дозе 25÷75 кГр.

Заявляемый способ позволяет повысить яркость электролюминесценции на 40% по сравнению с известным способом-прототипом.

В предлагаемом способе электронно-лучевую обработку образцов электролюминофоров проводят с использованием ускорителя электронов, например ускорителя резонансно-трансформаторного типа РТЭ-1В (производства НИИЭФА им. Д.В.Ефремова, Санкт-Петербург), при энергии электронов 900 кэВ, токе 1 мА и значениях поглощенной дозы в диапазоне от 25 до 75 кГр.

Для проведения электронно-лучевой обработки образцы порошковых электролюминофоров помещают в стандартные полиэтиленовые пакеты, которые плотно закрывают и располагают на рабочем столе ускорителя. С целью обеспечения однородности толщина слоя обрабатываемого материала составляет несколько сотен микрон, что на порядок меньше глубины проникновения ускоренных электронов с энергией 900 кэВ. Для обеспечения требуемой поглощенной дозы в процессе обработки рабочий стол с расположенными на нем образцами приводили в движение с совершением возвратно-поступательных движений под выходным окном ускорителя.

В литературе известно использование гамма-излучения для повышения яркости готовых электролюминесцентных конденсаторов (патент РФ 1825277, 11.27.1996), но в этом случае облучали готовое изделие, а не электролюминофор, и повышение яркости происходило за счет изменения электрических характеристик конденсатора. В заявляемом способе яркость возрастает при облучении исходного электролюминофора за счет более полного распада твердого раствора и изменения спектра свечения (сдвиг спектра в область больших длин волн).

По результатам измерения размеров частиц и данным рентгенофазового анализа в предлагаемом нами способе получения цинксульфидного люминофора никакого роста частиц и/или улучшения кристалличности не происходит, а рост яркости осуществляется за счет распада пересыщенного твердого раствора меди в ZnS, что приводит к формированию гетеропереходов ZnS-Cu₂S, необходимых для электролюминесценции, а также к формированию центров «зеленого» излучения с максимумом при 510-515 нм. Указанный эффект возможен только в системах с высокой концентрацией меди в электролюминофоре значительно выше предела растворимости, что характерно только для электролюминофоров системы ZnS:Cu. Во всех других случаях, когда нет пересыщенного твердого раствора, наш способ не приводит к повышению яркости, а только вызывает ее снижение за счет возникновения радиационных дефектов, что и наблюдалось нами для других систем.

Предлагаемое техническое решение является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо.

Примеры осуществления способа

Пример 1. Электролюминофор состава ZnS:Cu,Al,Br синтезировали по известному способу-прототипу с содержанием меди 0,3 мас.%, алюминия 0,05 мас.% и бромида аммония 0,5 мас.%. Полученный люминофор подвергали электронно-лучевой обработке при энергии электронов 900 кэВ, токе 1 мА и поглощенных дозах 25, 50 и 75 кГр в соответствии с заявляемым способом. В таблице 1 представлены результаты воздействия обработки на яркость электролюминесценции в зависимости от поглощенной дозы.

Полученные результаты показывают, что яркость электролюминесценции образца ZnS:Cu,Al,Br достигает максимума при поглощенной дозе 50 кГр, превосходя яркость образца, полученного по способу-прототипу, на 40% при напряжении возбуждения 220 В.

Пример 2. Электролюминофоры ZnS:Cu,Cl синтезировали с по известному способу-прототипу содержанием меди 0,0375, 0,075, 0,150 и 0,30 мас.% и хлорида аммония 0,5 мас.%. Электронно-лучевую обработку проводили при энергии электронов 900 кэВ, токе 1 мА и поглощенной дозе 50 кГр. Яркости образцов при напряжении 220 В и частоте 400 Гц приведены в таблице 2.

Полученные результаты свидетельствуют о существенном повышении яркости электролюминесценции по сравнению с прототипом, составляющем до 15%, при содержании меди в электролюминофоре 0,075-0,15 мас.%.

Таким образом, заявляемый способ получения цинксульфидных электролюминофоров позволяет повысить яркость электролюминесценции на 40% по сравнению с известным способом.

Таблица 2
Яркость электролюминесценции (при 220 В, 400 Гц) люминофоров состава ZnS:Cu,Cl
	Содержание Сu, мас.%
	0,0375	0,075	0,150	0,30
Яркость прототипа, отн. ед.	4,6	6,0	7,3	7,1
Яркость образца, полученного по предлагаемому способу, отн. ед.	5,2	6,9	8,4	7,7

Способ получения цинксульфидного электролюминофора, включающий прокаливание шихты, содержащей сульфид цинка, серу, галогениды аммония и добавку активатора в виде меди или меди совместно с алюминием, при температуре 600-1100°С в течение 10-60 мин с последующим размалыванием и просеиванием целевого продукта, отличающийся тем, что дополнительно вводят электронно-лучевую обработку полученного в виде порошка продукта, воздействуя на него пучком электронов, ускоренных до энергии 900 кэВ, при поглощенной дозе 25-75 кГр.