A novel technique of incorporating dopants in a thin film was designed. It was successfully used to dope ZnS thin films with Mn. Cathodoluminescent (CL) properties of these Mn activated ZnS films were studied. For a constant accelerating potential and beam current density, the CL emission intensity was found to increase with Mn content up to -2 wt% Mn. A further increase in the Mn content lead to a decrease in the CL intensity. The optimum Mn content is different than that for electroluminescence (-0.7 wt%) and photoluminescence (-1.6 wt%). Emission spectra of ZnS:Mn with a higher Mn content (> 1.64 wt%) show an additional red band besides the usual 580 nm yellow band. The relative intensity of the red band to the yellow band increases with the Mn content. The phenomenon of concentration quenching and the red emission seem to be interrelated; an attempt has been made to explain the physical basis behind these phenomena. Coverage of rough ceramic substrates by ZnS thin films deposited by vacuum evaporation and atomic layer epitaxy (ALE) has been investigated. The results suggest a uniform coverage in the case of ALE deposited films, while those deposited by vacuum evaporation show a shadowing effect. / Thesis / Master of Engineering (ME)

No description available.

In this thesis photoluminescence measurements were made on ZnS:Mn thin-films with different concentration of Mn in order to observe the phenomenon of concentration quenching. A mathematical model, based on migration of energy among Mn centres and subsequent transfer to traps, is proposed to explain it. Probability of energy transfer to traps is considered independent of Mn concentration. It is consistent with experimental evidence reported in literature. Using this model we can give physical interpretation to the empirical decay-law for luminescence of Mn centres n(t) =n(0)exp[ - (t/r)a ] , where j and a change with Mn concentration. We are able to quantify the probability of energy loss to traps using Dexter's equation for dipole-dipole transfer. It is suggested that energy loss to the traps can be influenced by growth technique. / Thesis / Master of Engineering (ME)

Trivalent rare earth cations (RE3+) activated nanometre-sized Y2O2S and Gd2O2S phosphors were prepared by converting hydroxycarbonate precursor powders during a firing process. The precursors were prepared using the urea homoprecipitation method. The choice of host crystal and dopant were optimised to meet the specific requirements for practical applications in the field of lighting, X-ray detection, and displays. Parameters that affect the luminescent properties of the resulting phosphors, such as doping concentration, excitation mechanism, firing temperature, and host lattice were investigated. Tb3+ and Er3+ co-doped Y2O2S and Gd2O2S were studied for their upconversion properties under 632.8 nm red laser excitation. The intensities of UC emission were affected by both doping concentration and host lattices. Tb3+ and Er3+ co-doped Y2O2S was found to show strong downconversion from Tb3+ and upconversion from Er3+. The presence of the Er3+ cations directly affects the Tb3+ down-converting properties by acting as centres for energy transfer. The possible energy transfer between Gd3+ and Er3+ should be responsible for the different trend of Er3+ upconversion intensity in Y2O2S and Gd2O2S. It has been established that the Tb3+ and Er3+ co-doped system is superior than the Yb3+ and Er3+ co-doped one. In the latter system the presence of Yb3+ reduces the efficiency of both upconversion and downconversion emission under red laser excitation. These phosphors show potential applications in the security and anti-fraud field. The novel ZnS:Mn QDs were prepared and successfully incorporated into GaN based photonic crystal (PC) holes to efficiently produce white light. The crystal structure and luminescent properties of the ZnS:Mn QDs were investigated as well as the factors affecting the filling rate. Zn1-xCdxS:Mn QDs were also investigated. The addition of Cd cations leads to a red shift in the PL excitation spectra of the Zn1-xCdxS:Mn QDs. The crystal structures and surface properties were also affected by the presence of Cd. Monodisperse PbS QDs with particle size of ~5 nm has been obtained using a similar aqueous reaction method.

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.