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Physical mechanism of current conduction and light emission in high-resistivity ZnS:Mn thin films

1977; Wiley; Volume: 44; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1002/pssa.2210440133

1521-396X

C. Lawther, K.V. Anand,

Molecular Junctions and Nanostructures

Thin films of ZnS doped only with implanted Mn display the characteristic strong yellow 585 nm peak electroluminescent emission at high electric field intensities in the absence of additional activation by either Cu or Cl. Emission is obtained only above a threshold field of about 0.45 × × 106 V cm−1, with a maximum brightness in the region 40 to 70 ft la and maximum quantum and power efficiencies of 4.1% photons electron−1 and 1.5 × 10−1% W W−1, respectively. A mechanism of bulk-limited conduction leading to electroluminescence by impact excitation of the Mn centre is unambiguously deduced from examination of the experimental and theoretical data. Mean free paths for the low-field electron-LO phonon interaction energy loss of 8.2 to 11.3 Å are measured for several films. Bei hohen elektrischen Feldern zeigen dünne ZnS-Filme, die nur mit Mn implantiert sind, das starke charakteristische gelbe 585 nm-Maximum (Elektrolumineszenz-Emission), ohne zusätzliche Aktivierung mit Cu oder Cl. Emission wird nur oberhalb eines Schwellenfeldes von ungefähr 0,45 × × 106 V cm−1 erhalten, mit einer Höchstlumineszenz von zirka 40 bis 70 ft la. und einer Quanten und Leistungsausbeute im Bereich von 4,1% Photonen Elektron−1, beziehungsweise 1,5 × × 10−1% W W−1. Ein Mechanismus von volumenbegrenzter Leitfähigkeit, der zu Elektrolumineszenz durch Stoßerregung des Mn-Zentrums führt, wird unzweifelhaft an Hand experimenteller und theoretischer Daten nachgewiesen. Für verschiedene Filme werden mittlere freie Weglängen für den Elektron-LO-Phonon-Wechselwirkungsenergieverlust bei niedrigen Feldern von 8,2 bis 11,3 Å gemessen.