The application of the metalorganic chemical vapour deposition technique to the production of II-VI compound semiconductor electroluminescent devices is discussed. Both low field MIS minority carrier injection devices and high field impact excitation structures are considered, and comparisons are drawn with more commiercially orientated electroluminescent displays. The epitaxial growth of ZnS and ZnSe onto (100) orientated GaAs substrates, using the reactions between dimethyl zinc and the hydrides HgS and H2Se, is described. Details are given of a novel epitaxial MISi device processing technology, in which a ZnS I-layer also acts as an etch-stop, thus enabling chemical removal of the GaAs substrate. Metal electrodes deposited directly onto the ZnS and ZnSe allow the electrical and electroluminescent characteristics of these epitaxial II-VI compound layers to be investigated in the absence of any influence from the substrate material. X-ray diffraction and reflection high energy electron dififraction confirm that the structures are epitaxial and of excellent crystallinity. It is demonstrated in an electron beam induced current study that conduction in the epitaxial MIS devices is highly uniform, and this is manifested in a uniform spatial distribution of electroluminescence. A description is given of high field impact excitation electroluminescent devices, in which the ZnS layer is doped with manganese during MOCVD growth. The spatial distribution of EL in these devices is shown to be non-uniform, and thus indicative of filamentary conduction in the ZnS:Mn, in accordance with a recently proposed dielectric breakdown model of instability. It is demonstrated that the transient characteristics of the epitaxial structures correlate with those of commercial polycrystalline devices, and are also consistent with the predictions of a dynamic model of instability. As a result of filamentary conduction, both epitaxial and polycrystalline devices are prone to degradation through localised dielectric breakdown. These breakdown events generally result in a gradual erosion of the active electrode area, although, under certain operating conditions, mobile filaments can cause rapid destruction of epitaxial structures. The columnar microstructure of sputtered devices appears to prevent such filament mobility, and it is concluded that, although filamentary conduction is a result of the carrier injection mechanism and is independent of the crystallinity, the associated damage is strongly influenced by the microstructure of the device.

Jádrem této disertační práce bylo studovat optické a elektrické charakteristiky tenkovrstvých elektroluminiscenčních součástek řízených střídavým proudem (ACTFEL) a zejména vliv procesu stárnutí luminiforů na jejich optické a elektrické vlastnosti. Cílem této studie měl být příspěvek ke zvýšení celkové účinnosti luminoforů, vyjádřené pomocí jasu, účinnosti a stability. Vzhledem k tomu, že současnou dominantní technologií plochých obrazovek je LCD, musí se další alternativní technologie plošných displejů porovnávat s LCD. Výhodou ACTFEL displejů proti LCD je lepší rozlišení, větší teplotní rozsah činnosti, větší čtecí úhel, či možnost čtení při mnohem vyšší intenzitě pozadí. Na druhou stranu je jejich nevýhodou vyšší energetická náročnost, problém s odpovídající barevností tří základních barev a podstatně vyšší napětí nutné pro činnost displeje. K dosažení tohoto cíle jsme provedli optická, elektrická a optoelektrická měření ACTFEL struktur a ZnS:Mn luminoforů. Navíc jsme studovali vliv dotování vrstvy pomocí KCl na chování mikrostruktury a na elektroluminiscenční vlastnosti (zejména na jas a světelnou účinnost) ZnS:Mn luminoforů. Provedli jsme i některá, ne zcela obvyklá, měření ACTFEL součástek. Vypočítali jsme i rozptylový poměr nabitých barevných center a simulovali transportní charakteristiky v ACTFEL součástkách. Studovali jsme vliv stárnutí dvou typů ZnS:Mn luminoforů (s vrstvou napařenou či získanou pomocí epitaxe atomových vrstev) monitorováním závislostí svítivost-napětí (L-V), velikost vnitřního náboje - elektrické pole luminoforu (Q-Fp) a kapacitance-napětí (C-V) ve zvolených časových intervalech v průběhu stárnutí. Provedli jsme krátkodobá i dlouhodobá měření a pokusili jsme se i o vizualizaci struktury luminoforu se subvlnovým rozlišením pomocí optického rastrovacího mikroskopu pracujícího v blízkém poli (SNOM). Na praktickém případu zeleného Zn2GeO4:Mn (2% Mn) ACTFEL displeje, pracujícího při 50 Hz, jsme také studovali stabilitu svítivosti pomocí měření závislosti svítivosti na napětí (L-V) a světelné účinnosti na napětí (eta-V). Přitom byl zhodnocen význam těchto charakteristik. Nezanedbatelnou a neoddělitelnou součástí této práce je i její pedagogický aspekt. Předložený text by mohl být využit i jako učebnice pro studenty na mé univerzitě v Lybii.