H.-E. Gumlich

Optical Absorption and Energy Levels of Manganese in ZnS : Mn Crystals

The energy of the 6S state of the 3d5 configuration of substitutional manganese is located with respect to the band structure of zinc sulfide by approximate theoretical methods and found to be consistent with a tight‐binding, crystal‐field analysis for the states of this impurity. In addition, the perturbation by the manganese of the band structure is estimated and found to be negligible. Optical absorption measurements are reported on a series of manganese‐activated crystals. The five absorption bands are ascribed to intercombination transitions in the 3d5 configuration of manganese. The intensities of these bands are linear in manganese concentration. The peak absorption energies are analyzed using the Racah coefficients and the crystal field as parameters, and the most probable identification of the transitions determined. The energy of the 6S state of substitutional chromium is also estimated and found to agree with experiment, thus supporting the approximate theoretical methods used for locating thes...

Optical transitions in ZnS type crystals containing cobalt

Zusammenfassung Die optischen Eigenschaften von ZnS-Kristallen und einiger ZnS- und (Zn,Cd)S-Leuchtstoffe, die mit Co aktiviert sind, wurden im Temperaturbereich zwischen 4,2°K und 300°K untersucht. Die Absorptionsbanden bei Photonen-Energien von 1,75 eV und 0,85 eV spalten bei Abkuhlung auf; eine Absorptionsbande bei 0,4 eV tritt bei 76°K deutlicher als bei 4,2°K in Erscheinung. Die dem Kobalt zugeschriebene infrarote Emission bei etwa 0,4 eV wird bei Abkuhlung starker und zeigt bei tiefen Temperaturen Struktur. Diese Emission kann in den vom Co ++ herruhrenden Absorptionsbanden bei 1,75 und 0,85 eV angeregt werden. Zusatzliche Bestrahlung mit kurzwelligem Licht (2,5 eV ≦ E ≦ 3,2 eV verandert bei tiefen Temperaturen das Absorptions- und das Emissions-Spektrum: (1) Die charakteristischen Co ++ -Anregungsmaxima werden verkleinert. Eine zusatzliche Absorption mit einem Maximum bei etwa 1,3 eV erscheint. (2) Die dem Co ++ zugeschriebene Infrarot-Emission bei 0,4 eV wird schwacher, dafur tritt eine neue Emission im Energiebereich 0,6 eV ≦ E ≦ 0,9 eV auf, die dem Cu ++ zugeschrieben wird. Die Anderung der optischen Eigenschaften durch zusatzliche Bestrahlung und durch Temperaturanderung wird durch Ionen-Umladungsprozesse Co ++ ⇄ Co + und Cu + ⇄ Cu ++ gedeutet.

The luminescence of the semimagnetic semiconductor Zn1-xMnxSe

Zn1-xMnxSe (0.016<or=x<or=0.445) shows luminescence emission not only in the yellow spectral range (4T1 to 6A1) but also in the near infrared. The excitation spectra of the yellow and of the infrared band are compared at different concentrations x and different temperatures T. Both emission bands are connected by energy transfer. While the yellow emission is well described by a transition within the 3d shell of tetrahedrally coordinated Mn2+ the nature of the infrared emission is not yet clear.

Über die Verstärkung und Auslöschung der Lumineszenz manganaktivierter Zinksulfide durch elektrische Felder

ZusammenfassungEs werden Ergebnisse weiterer Untersuchungen über den Einfluß elektrischer Felder auf die Lumineszenz manganaktivierter Zinksulfide gegeben, die durch Röntgen- bzw. ultraviolette Strahlen erregt werden. Aus der Abhängigkeit der Elektrophotolumineszenz dieser Substanzen von der Art und Stärke der anregenden Strahlung sowie von der Stärke und Frequenz des elektrischen Feldes wird der Schluß gezogen, daß die Feldverstärkung der pulverförmigen manganaktivierten Zinksulfide nicht als strahlungskontrollierter Destriau-Effekt zu deuten ist, sondern daß vielmehr ein Transportmechanismus vorliegt.

Über den Einfluß der Anregungswellenlänge auf die Elektrophotolumineszenz

The electrophotoluminestence of manganese-activated zinc sulfide was investigated in dependence on the wave length of the exciting ultraviolet light. It is shown that a field amplification of the yellow manganese line occurs when the exitation energy was absorbed in the basic cell. In absorption in the long- waved branch of the basic cell absorption the manganese luminescence was extinguished by electric fields. The excitation energy was absorbed directly by the activators so that the electric field has no effect on the emission. The transition from field amplification to field extinction is shifted more to the long-waved absorption range with higher excitution. The blue emission was weakened by the electric field both in excitation under and over the absorption boundary of ZnS. In connection with these observations and in agreement with earlier measurements a model was suggested that the field amplification and field extinction of the luminescence of manganese-activated zinc sulfide serve for energy transfer in the basic cell. It was assumed that the electric field of the electrons raises the forbidden zone from the valence band in energy stuges and therefore decreases the number of radiationless transitions and those bound with the blue emission. Consequently the number of recombinations inmorexa0» the manganese centers increases. Simultaneously the electric field of the electron term under the conduction band empties and decreases the radiationless transttion over fixed sites. The field amplification of the yellow emission causes the transfer out of the charge carriers in the boundary layer of the luminescent crystallites so that preferred radiationless transitions occur. (tr-auth)«xa0less

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.

Über die Verstärkung der Röntgenlumineszenz durch elektrische Felder und infrarote Strahlung

The x-ray excited luminescence of a zinc-cadmium sulfide phosphor activated by manganese and cobalt can be enhanced by infrared or red light, by alternating electric fields, and by both together. The infrared light as well as the electric field enhance the same emission band caused by manganese. The dependence of the enhancement on the strength and on the frequency of the electric field, and on the intensity and on the wavelength of the stimulating radiation has been investigated. Maximum enhancements are observed at frequencies of about 20 cps and at wavelengths of 0.77 and 1.35 μ of the stimulating light. When both the electric field and the stimulating light are applied together, the enhancement is lower than the sum of both effects. While at small intensities of the infrared the emission is increased by an additional electric field, it is diminished at high intensities. If the non-excited phosphor is exposed to the infrared a memory effect is found quite similar to that produced by electric fields reported byDestriau. The results are discussed using a model published earlier.

The influence of Cd and Zn on the luminescence of the semimagnetic semiconductor CdZnMnTe

The quaternary semimagnetic semiconductors CdxZnyMnzTe show red and infrared luminescence emission bands which are assigned to the internal transition 4Te1(G) to 6A1(S) within the 3d shell of Mn2+ in different crystalline environments. The intensities and the peak energies of the emission and excitation bands depend upon both the temperature and the ratio x:y. When the Cd ions are replaced by Zn a shift of 30 meV is observed which is small compared with the shift due to replacing the Te anions by S or Se.

Energietransport zwischen Rekombinationszentren des Mn, Fe, Co, Ni und Cu bei der Elektrolumineszenz von ZnS-Phosphoren

The transport of energy between Mn, Fe, Co, Ni, and Cu recombination centers in ac-electroluminescence of ZnS-phosphors has been investigated. The exchange of energy is explained to be due to hole migration via the valence band: during any cycle of the voltage electrons and holes are separated temporarily and recombine only after the direction of the electric field is reversed. The delay of recombinations gives rise to a change of the distribution of holes over the activators. Shortly after excitation the holes are distributed according to the capture cross sections. When the field is reversed within this period the recombinations take place in centres with high capture cross section. However when the frequency of the electric field is low and the temperature is so high that holes can be liberated by thermal energy, the holes are distributed following the FERMI-Statistics. The change of hole distribution has been studied by varying frequency, temperature and voltage.