elektroluminesenssin

Elektroluminesenssi on ilmiö, jossa aine emittoi valoa sähkövarauksen, sähkövirran tai sähköisen kentän vaikutuksesta. Valon syntyyn voi johtaa useita mekanismeja, joista yleisimpiä ovat radiatiivinen rekombinaatio puolijohteissa sekä sähköisesti aktivoitu luminesenssi fosforipohjaisissa rakenteissa.

Päätyypit ja toimintaperiaatteet

Elektronien ja aukkojen rekombinaatio p-n-liitoksessa aiheuttaa fotonien emission elektroluminesenssissä, minkä seurauksena syntyy valoa. Tätä periaatetta hyödynnetään LED- eli valodioditeknologiassa: elektronit ja aukot injektoidaan liitokselle, ja energian lähde määrittää emission värin nauha-energian mukaan. Toinen tärkeä mekanismi on fosforipohjainen AC-elektroluminesenssi (EL), jossa korkealla sähkö‑kentällä aktivoidut luminesenssimateriaalit, kuten fosforit, emittoivat valoa elinympäristönsä avulla. Näitä käytetään muun muassa EL-levyissä ja näytöissä sekä signing- ja varoituslaitteissa.

Materiaalit

Elektroluminesenssi hyödyntää sekä puolijohde- että fosforimateriaaleja. Esimerkkejä ovat punaisen ja vihreän LEDin taustalla käytetyt arseeni- ja galliumgonididi (GaAs/GaN) sekä ZnS:Mn:n kaltaiset fosforihartsit. Väriä säädetään materiaalin band-gap-energian tai dopanttien avulla.

Historia ja sovellukset

Elektroninen elektroluminesenssi havaittiin vuonna 1907 H. J. Roundin toimesta SiC:ssä. Ensimmäinen käytännöllinen LED kehitettiin 1960-luvulla (Nick Holonyak Jr.). Nykyään elektroluminesenssi on keskeistä valaistus- ja näyttöteknologiassa, mukaan lukien LED-valaistus, OLED-näytöt ja elektro-luminoivat taustat sekä signaali- ja varoituslaitteet.

Nykytila

Elektroluminesenssissä tarkka värisävy, tehokkuus ja kesto riippuvat käytetyistä materiaaleista sekä laitteen rakenteesta. Tekijöitä, kuten kvanttitehokkuus, lämpöjohtavuus ja iän karttuminen, seurataan jatkuvasti teknologian kehityksen ja käyttökohteiden monipuolistumisen myötä.