Elektroluminorien tutkimus
Elektroluminofoorit ovat aineita, jotka sädehtivät näkyvää valoa sähkökentän vaikutuksesta.Niitä käytetään yö-, mainonta- ja hätävalaistukseen sekä merkin ja graafisen tiedon esittämiseen. Tällä hetkellä elektroluminofoorien perustuvien valonlähteiden käyttö on merkittävä ja suosittu nestekidenäyttöjen valaistuksena langattomissa elektroniikassa.Tällaisten valonlähteiden tärkeimmät edut ovat vähäinen sähkönkulutus, pieni paino, iskunkestävyys ja elohopean puuttuminen.
Kuva 1. Valmiiden elektroluminofoorien mikrokuva ZnS: Cu
Vieläkin hiljattain, kun matkapuhelimissa oli mustat ja valkoiset näytöt, niiden valaistukseen käytettiin laajalti valolähteitä, jotka perustuivat elektroluminoforaaleihin, joissa oli vihreitä, sinisiä ja oransseja hehkuvia värejä. Pääasialliset ongelmat, jotka rajoittavat elektroluminoivien lähteiden käyttöä, ovat valkoisen valon fosforin saavuttamiseksi vaikeudet, mikä on välttämätöntä värinäyttöjen valaisemiseksi, sekä riittämättömän kirkkaus ja sähkömagneettisten ominaisuuksien stabiilisuus.
SPbGTI (TU) Materiaalitieteen teoreettisten perustusten osasto asiantuntijat tehtävät tämän ongelman ratkaisuun.
“Elektroluminofoorien ominaisuuksien parantaminen, ensiksi – kirkkauden ja vakauden lisääminen, on tarvittava kehittää nykyaikaisten tekniikoiden käyttöä. Meidän on turvauduttava erityisten tekniikoiden käyttöön: erilaisten nesteiden nanorakenteisilla kalvoilla fosforipartikkeleiden päällystäminen (niin sanottu kapselointi); sekä alkuperäisten komponenttien että valmiiden fosforien modifiointi eri tavoin (elektronisäde, plasma, iskun aalto jne.) Kaikki tämä tietenkin vaikeuttaa elektroluminofoorien tuotantotekniikkaa, mutta parantaa merkittävästi niiden ominaisuuksia “, kertoo kemian tiedekunnan kandidaatti, Vadim Vladimirovich Bakhmetev.
“Fosforien tärkeä ominaisuus on niiden dispersio, nimittäin hiukkaskokojakauma, murto-osa ja hiukkasten muoto. Fosforien tuottaminen tarpeellisella dispergolla edellyttää alkuperäisten komponenttien käyttöä tietyllä hiukkaskoolla.Tätä varten käytetään lähtöaineiden alustavaa käsittelyä: tarvittavien fraktioiden hionta ja valinta seulomalla. Siksi on tärkeää, että saadun mikrokuvien erottaminen riittää määrittämään hiukkaskoko ja käyttäytymistutkimus “, kommentoi Vadim Vladimirovich.
Valmiiden elektroluminofori ja niiden alkuperäisten komponenttien dispersion valvomiseksi Teknologian instituutin henkilökunta käytti pitkään optista mikroskooppia ja HB-35-näytearkin avulla saatiin digitaalisia mikrokuvia. Valokuvilla oli suhteellisen pieni resoluutio (640 × 480 pikseliä), joten tarvittiin toinen laitteiden valinta.
Lisää tutkimusta varten Bakhmetiev Vadim Vladimirovich valitsi Altami USB 3150R6 1/2 CMOS videokameran ja Altami Studio 2.0 -ohjelman. Tämän laitteen avulla saadaan 1024 × 768 ja 2048 × 1536 tarkkuus mikrokuvat. Voidaan havaita, että käytettäessä Altamin videokameran suurinta tarkkuutta, mikroskoopin kokonaisnäkymä suurennettiin videokameralla 2,7 kertaa verrattuna videokulaariin, mikä mahdollistaa pienempien jauheiden analysoinnin kuin ennen.
Sinkki-sulfidifosforilla (ZnS: Cu) on yleensä käytännössä elektroluminoforien välillä. Elektroluminoforeissa kuin tavallisissa fosforeissa kuparin pitoisuus kasvaa. Co-aktivaattorit: Mn, Ag, Pb, Sb, Ga, Al, Cl lisätään fosforin ominaisuuksien muuttamiseen (esimerkiksi kirkkauden lisääntymiseen tai taajuuksien muuttamiseen).
Elektroluminofori ZnS: Cu on sinkkisulfidi, jota aktivoi kupari. Sillä on sinivihreä hehkuväri. (Kirjailija) – valokuvissa esitetyt elektroluminoforit on syntetisoinut jatko-opiskelija Ogurtsov Konstantin Alexandrovich, joka työskentelee tieteellisena neuvonantajana SPbGTI (TU) kemian tieteiden kandidaatin Sychev Maxim Maximovichin johdolla.
Koska jotkin hiukkaset ovat suuria ja joskus ei ole mikroskoopin terävyyden syvyyttä, Altami Studio -ohjelman Multifocus-tekniikka auttaa saamaan tarkan valokuvan. Mikroskoopin eri fokusoinnilla tehdyistä mikroprofileista (kuvat 3,4,5,6) käyttäen tätä tekniikkaa saatiin yksi terävä ektroluminofoorien mikrokuva (kuva 1).
“Seuraavaksi käyttämällä Altami Studio -ohjelmassa Configured contours search -tekniikkaa löydin hiukkaskokojakauman.Koska kaikki mikrokuvat on tehty kalibroituun ohjelmaan ja sisältävät kalibroinnin, voimme mitata hiukkaskokoa “, sanoo Vadim Vladimirovich.
Keskikokoisen hiukkasen ympärys valmissa ZnS: Cu-electroluminofoorissa – mikrokuvassa on 23,23 μm ja sen pinta-ala on 37,6 μm2.
Samalla tavalla SPbGTI (TU): n materiaalitekniikan teoreettisen osastolla saatiin ZnS: Cu, Mn elektroluminofooreja, jotka sisälsivät 0,8 paino-% ja 1,2 paino-% mangaania. Näillä aineilla on oranssi hehku.
Keskikokoisen hiukkasen ympärysmitta valmiin elektroluminofoorin ZnS: Cu, Mn (0,8%) ja ZnS: Cu, Mn (1,2%) fotomikrograafissa on 35,19 μm ja 61,12 μm ja pinta-ala on 80,08 μm2 ja 229,1 μm2.
“Saatuista mikrokuvista nähdään selvästi, että mangaanilla aktivoiduilla näytteillä on suurempia hiukkasia kuin kuparin aktivoimat näytteet. Tämä johtuu siitä, että mangaania sisältävät fosforit syntetisoidaan korkeammassa lämpötilassa ja pitempään kuin fosforit, jotka sisältävät vain kuparia. Ja mitä korkeampi lämpötila on, ja mitä kauemmin synteesin kesto on, sitä suuremmat fosfori- kiteet kasvavat. Tämä on tärkeää elektroluminofoorsien tutkimuksessa “, Vadim Vladimirovich Bakhmetev selittää.
Tällä hetkellä tärkeimmät tutkimustavoitteet ovat sellaisen teknologian luominen, joka mahdollistaa elektroluminofoorien ominaisuuksien kirkkauden ja stabiilisuuden lisäämisen sekä teknologian kehittäminen elektroluminofoorien saamisen varten.