等离子显示板保护层材料性能优化

The electronic structures of different protective layer materials for PDP are calculated based on the first-principles, including different doping, vacancies and composite materials etc. The electron transition process is analyzed. The emission process of the secondary electron and the exo-electron are investigated and the influence of electric field in the discharge cell is considered. Meanwhile, the exciton spectrum of the protective layer material is calculated. The exo-electron and secondary electron emission process are described more accurately with the introduction of excitons effect to reveal their emission mechanism. The corresponding protective layer materials are fabricated, measured and compared with theoretical results to improve the theoretical model further. Coupled in the simulation of the discharge process, the impact of the different protective layer materials to the PDP discharge performance is investigated. A new protective layer material is designed, with high secondary electron emission and good exo-electron emission characteristics, to reduce the firing and sustaining voltage, improve the discharge efficiency, reduce the addressing time. These satisfy the requirements for high content xenon, high pressure and high resolution PDP. A high-quality three dimensional display PDP can be made with this material. Based on the theoretical calculation, the ultra-thin SMPDPs with different protective layer materials are produced. A protective layer material with high luminous efficacy and low time delay can be obtained according to the corresponding measurement result of the discharge performance.

本项目采用第一性原理计算不同PDP保护层材料的电子结构，包括不同的材料掺杂、空缺以及复合材料等。分析电子跃迁过程、研究二次电子和外电子发射情况以及放电单元电场的影响。同时考虑材料内的激子激发情况，计算材料的激子光谱，从而更准确地描述PDP保护层材料的外电子发射和二次电子发射过程，揭示其发射机理。制作相应材料，测量其发光特性并与理论计算结果比较，进一步完善理论模型。在此基础上，与PDP放电过程模拟计算相结合，研究不同材料对PDP放电性能的影响。尝试寻找一种具有较好的二次电子和外电子发射性能的新型保护层材料，从而降低着火电压和维持电压，提高放电效率、减小寻址时间，以满足高氙、高气压、高分辨率PDP的需求，为获得高质量三维显示效果PDP提供关键材料。以新型超薄SMPDP为载体,理论计算为依据，制作不同保护层材料的超薄SMPDP实验屏。探索获得一种高发光效率、低放电延时PDP保护层材料的可能

改善MgO介质保护层材料的电学和光学特性是提高PDP相关性能的一个关键因素。项目基于密度泛函理论计算了各种MgO材料结构，包括体结构、面结构、双层结构等的电学性质；分析了相应的能带结构、电子态密度分布、差分电荷密度分布等特性，研究了掺杂、缺陷和电场等因素的影响。采用GW+BSE方法计算了各种材料的激子光谱，并提出采用简单的氢原子模型计算激子光谱，避免了复杂的Bethe–Salpeter方程求解，从而大大减少计算成本。研究了不同材料电子结构以及与电子跃迁过程的内在联系，包括二次电子发射系数、外逸电子发射、激子与外逸电子的关系等。与PDP放电过程耦合，计算了超薄SM-PDP放电特性。结果显示，通过掺杂、增加F空缺，控制晶面取向等方法，均可有效提高二次电子和外逸发射，降低着火电压，加快寻址速度、提高放电效率。制备了不同掺杂材料，分析其薄膜晶体结构和表面形貌的变化、电子发射性能、激子光谱特性等。同时，制作了不同保护层材料的超薄SMPDP实验屏并测试了相关电性能和外逸电子电流，提出了一种基于SMPDP结构的外逸电子测试方法，并测试了SMPDP外逸电子。结果表明，综合着火电压、寻址速度和放电效率性能，MgO掺Ca（MgO:CaO）是一种较好的PDP保护层材料。含F色心的MgO材料可获得较低的着火电压和高放电效率。氢钝化后的MgO（111）晶面是建议优选晶面取向。.作为MgO 材料的一个很好的应用领域，研究了ZnO-MgO 核壳结构量子点、II-VI 族材料MgO 和ZnO 的发光特性及器件研制。探索性地开展了ZnO-MgO 核壳结构紫外发光器件研究。结果显示，ZnO-MgO核壳结构，可以限制电子注入速率从而平衡电子和空穴的比例，克服QLED电子注入速度远高于空穴注入速度，限制发光效率的缺点。采用双层空穴传输膜结构，用ZnO 纳米颗粒作电子传输层改善器件性能。引入金纳米颗粒层，利用金纳米颗粒的局域表面等离子与量子点的激子的共振耦合产生的近场增强效应提高器件效率。尝试制备了低成本全溶液法的倒置QLED 器件。