The Mechanism of Discharge in Electrographic ZnO—Binder Layer

Abstract

The electrical behaviour of ZnO-binder layer in which a thin insulating layer lies between the ZnO and the earthed base has been investigated. Such double layers will discharge completely with light of sufficient intensity; the discharge curves show a definite break-point, which is associated with the arrival of the original surface charge on the interface. A model describing the phenomena assumcs that a Schottky-type barrier is set up in the insulator along the interface, where recombination centres will impede charge injection into the insulator at low exposure intensities. Space charges will build up within the insulator; their interplay with the traps at the interface affect the discharge. The nature of thc charge carriers—e1ectronic or ionic—is not clear.

Résumé

On a étudié le comportement électrique de surfaces sensibles constituées par de l’oxyde de zinc dispersé dans un liant et comportant une fine couche isolante entre le ZnO et le support mis à la terre. Ces doubles couches se déchargent complètement lorsqu’elles sont exposées à une lumière d´intensité suffisante; les courbes de décharge présentant un brusque changement de pente associé à l´arrivée à l’interface de la charge superficielle initiale. Un modèle décrivant les phénomènes suppose qu’il s’établit dans l’isolant le long de l’interface une barrière de type Schottky et que dans cette barrière, les centres de recombinaison gênent l’injection de charges dans l’isolant lorsque l´intensité lumineuse est faible. Des charges d’espace apparaissent dans l’isolant; leur interaction avec les pièges à l’interface affecte la décharge. La nature de porteurs de charge—électroniques ou ioniques—n´est pas claire.

Zusammenfassung

Das elektrische Verhalten von ZnO-Bindemittel-Schichten wurde an einem System untersucht, bei dem ZnOSchicht und geerdete Aluminiumunterlage durch eine dünne, isolierende Polymerschicht getrennt waren. Derartige Doppelschichten entladen sich vollständig, wenn sie mit Licht genügend hoher Intensität bestrahlt werden. Die Entladungskurven zeigen einen definierten Abknickpunkt, der den übergang der ursprünglichen Oberflächenladung auf die Grenzflächeanzeigt. Die Ergebnisse lassen sich beschreiben durch die Annahme, daß in der Isolatorschicht entlang der Grenzfläche eine Schottky-Sperreschicht aufgebaut wird, in der Rekombinationszentren die Injektion von Ladungen in den Isolator bei niedrigen Belichtungsintensitäten verhindern. Im Inneren des Isolators entstehen Raumladungen. Die Wechselwirkung zwischen den Raumladungen und den Fallen an der Grenzfläche beeinflusst die Entladung. Der Charakter der Ladungsträger—elektronisch oder ionisch—konnte bisher nicht geklärt werden.

Riassunto

E’ stato studiato il comportamento elettrico di strati ZnO—legante in presenza di un sottile strato isolante posto fra lo ZnO e la base posta a terra.

Tale doppio strato, con illuminazione di intensità sufficiente, si scarica completamente; le curve di scarica presentano un punto di rottura netto che è legato all´arrivo all’interfaccia della carica originariamente in superficie.

Un modello adeguato al fenomeno richiede che si instauri una barriera di tipo Schottky all´interfaccia con l´isolante, dove i centri di ricombinazione impediranno, per esposizioni di bassa intensità, una iniezione di carica nell´isolante.

Nell’interno dell’isolante si formeranno cariche spaziali; la loro interazione con le trappole all’interfaccia ha influenza sulla scarica.

La natura dei portatori di cariche, ionici o elettronici, non è chiara.