Введение к работе
Актуальності» темы. В современных условиях перехода к рыночным отношениям в странах "социалистического содружества" с развитием конкуренции, возрастает потребность в малогабаритных и достаточно информативных устройствах отображения информации (УОИ), обладающих высокостабильшми характеристиками. УОИ необходимы для информационных и измерительных систем приборов широкого спектра областей (от бытовой электроники до специальной техники), для развития автоматизированных систем управления различного уровня и назначения, средств обмена данными, вычислительной техники и т.д. Решение этих задач привело к появлению шюскопанельных устройств индикации на разных физических принципах, сравнительный анализ которнх свидетельствует о том, что одними из наиболее перспективными УОИ являются тонкопленочные електролюшшесцентные МДДЦМ индикаторы (ТПЭЛИ), возбуждаемые перемешшм электрическим полем.
ТПЭЛИ представляют собой активные индикаторы, дапвде яркие, высокостабилыше изображения с высокой контрастностью. Текстовая или графическая информация лепсо считывоются при изменяющихся условиях окружающей среды и болъиих углах наблюдения. Они отличаются высокой ударной и вибраіиісітой прочностью, большими размерами излучающей площади и малой толщиной.
Разработаны и. используются на практике несколько типов монохромных индикаторов. ТПЭЛИ на основе сульфида цинка, легированного марганцем, излучащие в келто-орапкевой области спектра, достаточно хорошо изучены и производятся за рубежом мелкими сериями. 'В стадии разработок находятся многоцветные индикаторы.
В то же время слабо исследована деградация светотехнических характеристик ТПЭЛИ со временем работы в зависимости от условий эксплуатации. Недостаточно исследованы свойства тснкопленочных електролюминесцентных структур (ТПЭЛС) на основе сульфида цинка, легированного фторидами редкоземельных элементов (РЗЭ), обеспечивающие создание разно- и многоцветных структур. Литературные дашше по условиям проведения формовки, олектротренлровкн и ускоренных испытаний ТПЭЛИ на основе ZnS, легированного фторидами РЗЭ практически отсутствуют. Слабо рассмотрены вопросы обес-
- 4 -печения эффективной герметизации к теплового режима ТПЭЛИ.
Целью настоящей диссертационной работы является исследование влияния параметров окружающей среды и условий возбуждения на деградацию светотехнических характеристик ТПЭЛС на ochobs ZnS, легированного фторидами РЗЭ с двумя диэлектрическими слоями; исследование процессов их формовки и електротренировки; разработка методики ускоренных испытаний; определение параметров Надежности и повышение эксплуатационных характеристик ТПЭЛИ.
Для осуществление этой цели изготовлены стенд для исследования спектральных, кинетических, . вслья-яркостных, вольт-зарядовых зависимостей и световой ефректыаюсти ТПЭЛС при рьз-личных условиях експлуатацій со временем работы, а также устройство защиты ТПЭЛС при микропробоях во время формовки.
Научная новизна работы заключается в том, что:
1.Впервые исследовано влияние температуры среды и условий возбуждения кз деградацию светотехнических характеристик ТПЭЛС красного цвета свечения на оснсео сульфида цинка, легированного фторидом самария, на этапе приработки (формовки и електротренировки) и эксплуатации; получена модель деградации _ яркости со временем работы.
2.Впервые получено регрессионное уравнение технологического процесса изготовления ТПЭЛС на основе сульфида цинка, легированного фторидом тербия.'
3.Предложена методика, поселяющая сократить время формовки ТПЗЛС. Критерием окончания фоімсвки является отсутствие микропробоев в течения одного часа непрерывной работы ТПЭЛС.
4.Проведена классификация отказов ТПЭЛИ и показано, что основным механизмом отказа отформованной ТПЭЛС является изменение поверхностных електронних состояний границ раздела люминофор- диэлектрик. Разработана методика высокотемпературных ускоренных испытаний ТПЭЛИ. Определена энергия активации деграда-ционных процессов.
5.Проведены конструктивный и теплофизический анализ ТПЭЛИ, построена тепловая модель герметизированного ТПЭЛИ, определена температура активного слоя ламинсфора. Получены теоретические зависимости для определения времена влагозащиты ТПЭЛИ.
6.Разработан пакет програш для обработки на ЭВМ данных експериментов по исследованию светотехнических характеристик и
- 5 -параметров надежности ТПЭЛС (ТПЭЛИ).
Практическая ценность работы заключается в том, что:
Изготовленный експериментальний стенд для исследований светотехнических характеристик ТПЭЛС со зременем работы, может быть использован для исследований ТПЭЛС (ТПЭЛИ) разного типа и назначения.
При использование модели оптимизации технологического процесса изготовления ТПЭЛС, полученная с помощью математического планирования эксперимента, могут бить получены ТПЭЛИ с наивысшими светотехническими характеристиками при наименьших временных и материальных затратах.
С помощью предложенных методик формовки и электротренировки, проведению ускоренных испытаний и определения времени влагозащиты и температурных реязшов работы ТПЭЛИ мо2ао: за минимальное время стабилизировать характеристики ТПЭЛС без их разрушения; оценить параметры моделей деградации яркости и долговечности ТПЭЛИ, время наработки до отказа при разных условиях эксплуатации; обеспечить эффективную герметизацию и оптимальный тепловой режим работы ТПЭЛИ.
Получение результаты представляют научный и практический .интерес для научно-исследовательских организаций и предприятий Украины, Болгарии п стран СНГ, занимающихся вопросами разработки и производства изделий опто- и микроэлектроники. Основные результаты диссертации внедрены в хоздоговорные и госбюджетные научно-исследовательские работы, выполненные на кафедре микроелект-роники Одесского политехнического университета (NN 101-74, 148-74. 802-74, 01880035546, иСвет-1", "Свст-2", "Цвег-1").
Основные положения, выносимые на защиту:
1.Экспериментально установленные зависимости частоты микропробоев ТПЭЛС со временем формовки, вольт-яркосише характеристики со временем влектротренировки, а такке оптимальный реким формовки и електротренировки о помощью устройства защиты ТПЭЛС при микропробоях.
2.Полученные экспериментально спектральные, вольт-яркоотные и вольт-амперіше характеристики, а также зависимости световой эффективноста от напряжения для структур на основе ZnS:SmF~ (красного цвета), ZnS:TbP~ (зеленого цвета), ZnSiTmF-. (синего цвета) о двумя дивлектричеекими слоями из твердых растворов
Hf02'M20~ и HfOz-.Y203 .
3.Модель деградации яркости ТПЭЛС на основе ZnStSmF*.
4.Методика ускоренных испытаний и модель долговечности тонкопленочных електролюминесцентных МДПДМ индикаторов.
5.Теоретические зависимости (полученные на основе конструктивного и теплофизического анализа ТПЭЛИ) для оптимизации конст-руктореко-технологических решений с целью обеспечения эффективной герметизации и оптимального теплового режима работы.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзном семинаре "Фпзико-химические свойства многокомпонентных полупроводниковых систем. Эксперимент и моделирование", июнь 1990г., Одесса; III Всесоюзной конференции по физике и технологии полупхХ)Еодниковых пленок, 9-12 октября 1990г., Ивано-Франковск; Межотраслевой научно-производственной конференции "Развитие и совершенствование телевизионной техники", 5-6 марта 1991 г., Львов; III Всесоюзной конференции "Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов", 27-29 мая 1991г., Кишинев; Международной конференции по микрозлектронным датчикам EAST-WEST , 7-9 м'ая ..1991г., Созополь, Болгария; X Всесоюзной конференции по влектро-люминеоценции, 16-23 сентября 1991г., Ангарск; Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук", октябрь 1991 г., Москва; IV Международной конференции "Физика и технология тонких пленок", 4-7 мая 1993г., Ивано-Франковск.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 пе-' чатных работ в виде научных стглей и тезисов докладов.
Структура и объем работы, диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 219 страниц машинописного текста, 59 рисунков 13 таблиц и список цитированной литературы из 124 наименований.
