Катодная электрохемилюминесценция

 

Катодная электрохемилюминесценция (КЭХЛ) возникает вследствие туннелирования электронов через поверхностный оксид алюминия на хемосорбированные ионы. Способностью к собственной КЭХЛ обладают Ga⁺, In⁺, Tl⁺, Ge²⁺, Sn²⁺, Pb²⁺, Cu⁺, Ag⁺, Cd²⁺, Hg, Ta(V), Zr(IV), Mn²⁺, Ce³⁺, Tb³⁺, Eu³⁺ (приведены предположительные заряды возбужденных частиц). Большинство указанных ионов не обладают собственной фотолюминесценцией в водных растворах; для возбуждения КЭХЛ требуется формирование окружения, качественно сходного с окружением активаторов в объемных кристаллофосфорах. Однако в случае КЭХЛ ионы-активаторы концентрируются на границе раздела, возбуждение связано с потоком горячих электронов и имеет рекомбинационную природу.  Тем не менее возможна классификация активаторов в КЭХЛ на основе схемы, принятой в физике кристаллофосфоров [1]. Ga⁺, In⁺, Tl⁺, Ge²⁺, Sn²⁺, Pb²⁺ составляют группу ионов с электронной структурой d¹⁰s², для которых эмиссия связана с разрешенным переходом d¹⁰sp → d¹⁰s²  + hν. Тот же переход, видимо, реализуется и для ртути, однако в этом случае люминесцируют нейтральные атомы.

В этой группе в свою очередь выделяется четыре активатора Ga⁺, In⁺, Ge²⁺, Sn²⁺, люминесцирующих в неокислительных кислых средах, тогда как Tl⁺ и Pb²⁺, КЭХЛ которых обнаружена, люминесцируют в кислотах в присутствии окислителей, а также, как было установлено еще в конце 80-х [], в нейтральных в щелочных растворах.

Следует отметить, что условия возбуждения и спектры КЭХЛ в обеих парах соседних по группе РПИ, Ga⁺и In⁺, Ge²⁺ и Sn²⁺ весьма сходны, причем легкие элементы уступают «старшим братьям» (In, Sn) по интенсивности, порой более чем на три порядка величины. Однако удалось найти условия, в которых Ga⁺и Ge²⁺ люминесцируют примерно столь же интенсивно, как ионы In и Sn. Это фторидные КФ.

Устройство работает так