ZnS:Mn/ZnS:Tb 박막 전계발광소자의 문턱전압 변화

Threshold Voltage Variation of ZnS:Mn/ZnS:Tb Thin- film Electroluminescent(TFEL) Devices

E-beam 장비로 ZnS:Mn/Zns:Tb 2층 구조의 TFEL 소자를 제작하여 전기, 광학적 특성을 조사하였다. ITO 투명전극과 ATO 절연체가 증착된 유리기판(corning 7059 glass) 위에 E-beam 장비를 이용하여 ZnS:Mn, ZnS:Tb 형광체를 각각 3000 A로 증착하여 총 두께 6000 Å 갖도록 제작하였다. ZnS:Mn/ZnS:Tb TFEL 소자의 스펙트럼은 Mn/sup 2+/ 이온과 Tb/sup 3+/ 이온의 고유한 발광 스펙트럼을 모두 포함하여 540㎚에서 640㎚에 이르는 매우 넓은 범위의 발광 스펙트럼을 나타내었다. 휘도는 인가전압의 크기가 112V에서부터 급격히 증가하여 155 V에서 포화 휘도 1025 Cd/㎡를 나타내었고 최대 전압 185 V에서의 휘도는 2080 Cd/㎡이었다. Capacitance-voltage(C-V) 및 transferred charge-phosphor voltage(Q/sub t/-V/sub p/) 특성으로부터 형광층 capacitance (C/sub p/)와 절연층 capacitance (C/sub i/)가 각각 13.5 nF/㎠, 60 nF/㎠됨을 알 수 있었고, 인가전압의 최대치를 155 V에서 185 V로 증가시킬수록 TFEL 소자의 문턱전압(V/sub thl/)이 126 V에서 93 V로 감소함을 알 수 있었다. 이것은 인가전압을 증가시킬수록 polarization charge가 증가되고 polarization charge에 의해 형성된 형광체 내부전압이 증가되었기에 문턱전압이 감소한 것이다. 또한 처음으로 문턱전압에 관한 수식을 제안하였으며 문턱전압의 이론치와 실험치가 일치하는 것을 확인하였다.

Electrical and optical characteristics of ZnS:Mn/ZnS:Tb multilayer TFEL devices were investigated for multi-color electroluminescent display applications. Emission spectra of M $n^{2+}$ and T $b^{3+}$ ions were observed from ZnS:Mn/ZnS:Tb multi-layer TFEL devices, and were very broad from 540 nm to 640 nm. Saturation luminance measured at 155 V was 1025 Cd/$m^2$. C-V, $Q_{t}$ - $V_{p}$ curves showed that the phosphor capacitance ( $C_{p}$ ) and the insulator capacitance ( $C_{i}$ ) were 13.5nF/$\textrm{cm}^2$ and 60 nF/$\textrm{cm}^2$, respectively. Threshold voltage( $V_{thl}$) was shown to decrease from 126 V to 93 V due to the increase of the applied voltage from 155 V to 185 V, which was attributed to the increase of the polarization charge. The equation for the calculation of the threshold voltage as a function of the applied voltage was proposed for the first time. The calculated threshold voltage agreed well with the data obtained from the measurement.t.t.t.