Dietrich Hahn

Haftstellenerzeugung und Leuchtmechanismus bei den Wolframat-Phosphoren

Thermoluminescence investigations of several tungstate and molybdate phosphors, excited by UV-, cathode- und X-rays, show that cathode- and X-rays are able to produce electron traps in the centres. Thus, after irradiation an amplification of the UV-light sum can be observed, and the form of the glow curves differs considerably after the various excitations. Theoretical conceptions about the trap production are confirmed quantitatively by measuring the variation of the light sum with irradiation time at various kinds of excitation. However, the produced traps influence the simple exponential decay after UV-excitation and lead to the appearance of a second exponential relation in the decay curve. These decay measurements can also be verified by theoretical considerations about the kinetics of possible transitions. It is supposed that the traps, which can be healed by annealing, are situated in the electron configuration of the tungstate complex; a model for the luminescence centre is discussed.

Die Photoleitfähigkeit von Phosphoren mit verschiedenem Leuchtmechanismus. II

ZusammenfassungEs werden der Dunkel- und Photostrom von weiteren 30 pulverförmigen Phosphoren angegeben, und der Einfluß der Präparation und Aktivatorkonzentration, des Elektrodenmaterials, der Ausheizung und der Korngröße diskutiert. Der Nutzen von Leitfähigkeitsuntersuchungen z. B. für Elektrolumineszenzuntersuchungen wird hervorgehoben und durch Messungen an oxydierten Zinksulfiden unterstrichen. Es wird bestätigt, daß nur Phosphore mit Rekombinationsleuchtmechanismus nennenswerte Photoleitfähigkeit besitzen.

Zur Lumineszenz des Zinkoxyds

The temperature dependance of efficiency and decay of the ultraviolet and green luminescence bands at UV- and cathode ray-excitation is investigated. In addition to earlier results the Riehl-effect is only observed when excited by cathode rays. The UV-band decays hyperbolically at all temperatures while the decay of the green band depends on kind and intensity of the excitation as well as on temperature. The results can be interpreted by considering the increasing number of electrons in the conduction band under different kinds of excitation and the variation of conductivity with temperature. Furthermore, the glow curves of various ZnO-samples (untreated and annealed in reducing atmosphere) show one or two peaks respectively, thus revealing two trap depths. As the light sum increases with the efficiency it is assumed that by reduction both activators and traps are created. The occurrence of thermoluminescence with many conduction electrons being present leads to the assumption of hole traps.

Der Einfluß der Ladungsträgerinjektion auf die Wechselfeldelektrolumineszenz

ZusammenfassungDurch die Asymmetrie der Leuchtwelle, d.h. die verschiedene Amplitudenhöhe zweier aufeinanderfolgender Lichtblitze, läßt sich zeigen, daß bei der Wechselfeldanregung auch Oberflächeneffekte an den Berührungsstellen Elektrode-Leuchtstoffschicht auftreten. Der hellere Lichtblitz kann je nach den Versuchsbedingungen (Elektrodenmaterial, Spannung, Frequenz usw.) sowohl an der Anode (Sperrschichteffekt) als auch an der Kathode (Feldelektroneneffekt) beobachtet werden. Im ersten Falle findet eine Elektronenbewegung durch die Verarmungsrandschicht des Leuchtstoffs zur Anode, im zweiten Falle ein Elektronenaustritt aus der Kathode in den Leuchtstoff statt. Die Ladungsträgerbewegung führt in beiden Fällen zu einer Stoßanregung der Aktivatoren der Leuchtstoffoberflächenschicht und damit zu einer zusätzlichen Lumineszenz dieser Schicht neben dem Volumenleuchten der Zelle.

Die Elektrolumineszenz verschiedener Phosphore und ihre Abhängigkeit von der Stärke und Frequenz des elektrischen Wechselfeldes

ZusammenfassungEs wird eine Reihe von Phosphoren auf ihre Fähigkeit, unter alleiniger Wirkung eines elektrischen Wechselfeldes zu leuchten, untersucht und gefunden, daß die Zink- und Cadmiumsulfide, sowie Zinkoxyd die beste Felderregbarkeit besitzen. Durch oxydierendes Glühen läßt sich bei den Sulfiden die notwendige Anregfeldstärke erheblich herabsetzen. Bei den übrigen untersuchten Leuchtstoffen tritt eine „Umweganregung“ durch eine bei hohen Feldstärken einsetzende Glimmentladung auf. Eine Reihe von Kriterien, die es gestatten, diese Umweganregung von der echten Elektrolumineszenz zu unterscheiden, wird angegeben. An den feldempfindlichen Phosphoren wird die Feldstärken- und Frequenzabhängigkeit der Elektrolumineszenz untersucht. Bei niedrigen Feldstärken zeigt die Intensität der Elektrolumineszenz mit wachsender Frequenz eine Sättigung, bei höheren Feldstärken wächst sie dagegen linear oder noch stärker an. Die möglichen Ursachen für diese Erscheinungen werden diskutiert.

Über die Temperaturabhängigkeit der Elektrolumineszenz von ZnS- und ZnO-Phosphoren

ZusammenfassungBei den untersuchten, durch oxydierendes Glühen sensibilisierten ZnS- und ZnO-Phosphoren erhöht sich die Intensität der Elektrolumineszenz im allgemeinen bei einer Abkühlung auf −100° C. Bei der Wiedererwärmung treten den Glowmaxima ähnliche charakteristische Maxima auf. Ihre Lage ist bei den verschiedenen aktivierten ZnS-Phosphoren und ZnO etwa identisch und ändert sich auch nicht durch Variation der Feldstärke und Frequenz. Für den Effekt wird der Name „Elektrothermolumineszenz“ vorgeschlagen, da er nur beim Zusammenwirken von Temperaturerhöhung und elektrischem Feld auftritt. Die Lage der Elektrothermolumineszenzmaxima entspricht etwa der der Glowmaxima. Als Arbeitshypothese wird daher angenommen, daß auf die wenigen durch thermische Energie aus den Haftstellen entfernten Elektronen durch das elektrische Feld eine verstärkende Wirkung ausgeübt wird.

Die Leuchtwellen bei der Lumineszenzanregung von Phosphoren durch elektrische Wechselfelder

ZusammenfassungDie Leuchtwellen der Elektrolumineszenz werden mit einem Zweistrahloszillographen aufgenommen und auf ihre Form und Phasenlage untersucht. Es zeigt sich, daß die Form der Leuchtwellen für die verschiedenen Phosphore deutliche Unterschiede aufweist, jedoch nicht wesentlich von Frequenz, Feldstärke und Einbettungsdielektrikum abhängt. Die Leuchtwellen der echten Feldanregung eilen den Spannungswellen stärker voraus als die einer Glimmentladung; elektrische Durchschläge sind genau in Phase mit den Spannungsmaxima und -minima. Der Einfluß der Elektroden und der Dicke der Elektrolumineszenzzellen auf die Symmetrie der Leuchtwellen wird untersucht.

Der Einfluß der BeStrahlungsintensität, Feldstärke und Temperatur auf den Dunkel- und Photostrom von Phosphoren

ZusammenfassungAn verschiedenen pulverförmigen Phosphoren mit monomolekularem und bimolekularem Leuchtmechanismus wird der Photostrom in Abhängigkeit von der Bestrahlungsintensität, Feldstärke und Temperatur untersucht. Bei kleinen Bestrahlungsintensitäten besteht eine lineare Beziehung, die Feldstärkenabhängigkeit ist dagegen eine Exponentialfunktion. Der Photostrom steigt mit der Temperatur, und zwar bei Phosphoren mit bimolekularem Leuchtmechanismus (Rekombinationsstrahler) ohne Sättigung zu zeigen; bei solchen mit monomolekularem Leuchtmechanismus erreicht er entweder bald Sättigung oder ändert sich gar nicht.

Über die Lumineszenz der Alkalisulfide und -sulfate

ZusammenfassungDurch Reduktion der Alkalisulfate entstehen Leuchtstoffe, die bei Bestrahlung mit der Quecksilberlinie Hgλ=366 mμ rot, und bei Anregung mit Hgλ=254 mμ blau lumineszieren. Es wird geklärt, daß das rote Leuchten auf Polysulfidbildung zurückzuführen ist, während die blaue Lumineszenz durch den Einbau von Alkaliatomen in die Alkalisulfate verursacht wird. Die Spektren der Leuchtstoffe werden bei verschiedenen Temperaturen aufgenommen, und die Lumineszenzintensität (Quantenausbeute) in Abhängigkeit von der Temperatur gemessen. Aus der Aufnahme der Abklingkurven und der Tatsache, daß die Lumineszenzintensität bei allen Temperaturen der Erregungsintensität proportional ist, folgt, daß bei den Polysulfiden der Leuchtmechanismus monomolekular ist. Die alkaliaktivierten Sulfate klingen dagegen etwa zehnmal schneller ab, und ihre Lumineszenzfähigkeit läßt erst bei wesentlich höheren Temperaturen nach als die der Polysulfide. Die beiden Lumineszenzvorgänge, die am gleichen Reaktionsprodukt auftreten, besitzen also verschiedene Ursachen und Mechanismen.

Die Abklingung von Kalziumwolframat- und Zinkoxyd-Phosphoren bei Elektronenstrahlanregung

ZusammenfassungDie Abklingkurven von Kalziumwolframat und Zinkoxyd sind oszillographisch aufgenommen und ausgewertet. Die Abklingung des Kalziumwolframats verläuft exponentiell mit einer Zeitkonstante τ=2,5·10−5 sec. Die Abklingung des Zinkoxyds verläuft hyperbolisch nach der Formel