Elektroluminesenssi

Animaatio LCD:stä, kun elektroluminesenssitaustavalo on päällä ja pois päältä.

Elektroluminesenssi on luminesenssi-ilmiön alalaji, joka esiintyy tietyissä aineissa, jotka kykenevät emittoimaan valoa vahvassa sähkökentässä tai kun niiden läpi virtaa sähköä. Tällaisia aineita ovat esimerkiksi tietyt puolijohteet.

Elektroluminesenssi-ilmiötä käytetään hyväksi esimerkiksi LED-lampuissa, sairaalalaitteissa ja nestekidenäyttöjen taustavaloissa. Elektroluminesenssimateriaaleja ovat mm. III-IV tyypin puolijohteet (kuten InP, GaAs ja GaN) ja kuparia tai hopeaa sisältävät ZnS-hiukkaset tai Mn-pitoinen ZnS ohutkalvot ^[1]

Mekanismi

Luminesenssi-ilmiö, jossa atomin elektroni siirtyy ylemmältä energiatasolta alemmalle emittoiden ylimääräisen energian fotonina.

Elektroluminesenssi on seurausta elektronien ja aukkojen spontaanista emissiosta materiaalissa (yleensä puolijohteissa). Elektroluminesenssissa viritys perustuu sähkökentän käyttöön virityksessä. Viritetyt elektronit emittoivat fotonin palatessaan perustilaansa. Emittoituneet fotonit säteilevät satunnaisesti kaikkiin mahdollisiin suuntiin. Absorptio ja emissio keskittyvät aineessa erityisiin luminesenssikeskuksiin, jotka ovat kiderakenteessa olevia pistevikoja ^[2]. Ennen rekombinaatiota elektronit ja aukot erotetaan joko douppauksella, jolloin syntyy pn-rajapinta (puolijohteissa kuten LED) tai kentässä kiihdytettyjen elektronien ja luminesenssikeskusten elektronien törmäytyksellä. Tällöin suora energia-aukkosiirtymä on mahdollinen ja jossa elektroni - aukko rekombinaatio synnyttää fotonien emission. Emissiofotonin energia on suunnilleen sama kuin energia-aukon suuruus:

${\displaystyle E_{g}=E_{c}-E_{v}\approx hf=h{\frac {c}{\lambda }}}$,

missä E_c on johtavuusvyön energia, E_v on valenssivyön energia ja h on Planckin vakio.

Sini-vihreän elektroluminesenssin valonlähteen spektri. Valonlähteenä on kelloradio (samanlainen kuin yläpuolella olevassa kuvassa). Piikin aallonpituus on 492 nanometriä ja FWHM on noin 85 nm.

Katso myös

• Elektroluminesenssinäyttö

Kirjallisuutta

Vij&Vij, Handbook of electroluminescent materials, Inst of physics pub, 2004, ISBN 9780750309233.

Lähteet

1. E.E Lähteenkorva: Materiaalifysiikka, s. 480. Jyväskylä: Suomen Fyysikkoseura r.y., 1993. ISBN 951-96117-7-0 fi
2. E.E Lähteenkorva: Materiaalifysiikka, s. 476. Jyväskylä: Suomen Fyysikkoseura r.y., 1993. ISBN 951-96117-7-0 fi

Aiheesta muualla

• Artikkelit ja määritelmät answers.com:issa
• Talking Electronics sivusto
• A History of Electroluminescent Displays (Arkistoitu – Internet Archive)

Luminesenssin alalajit

• elektroluminesenssi
• fotoluminesenssi
  • fluoresenssi
  • fosforesenssi
• kemiluminesenssi
  • bioluminesenssi
• termoluminesenssi
• triboluminesenssi
• radioluminesenssi
• sonoluminesenssi

Tämä fysiikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.