一種銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)發(fā)光薄膜領(lǐng)域，尤其涉及一種銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)的發(fā)光粉制作的顯示屏相比，發(fā)光薄膜在對(duì)比度、分辨率、熱傳導(dǎo)、均勻性、與基底的附著性、釋氣速率等方面都顯示出較強(qiáng)的優(yōu)越性。因此，作為功能材料，發(fā)光薄膜在諸如陰極射線管(CRTs)、電致發(fā)光顯示(ELDs)及場(chǎng)發(fā)射顯示(FEDs)等平板顯示領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]薄膜電致發(fā)光顯示器(TFELD)由于其主動(dòng)發(fā)光、全固體化、耐沖擊、反應(yīng)快、視角大、適用溫度寬、工序簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已引起了廣泛的關(guān)注，且發(fā)展迅速。目前，研究彩色及至全色TFELD，開發(fā)多波段發(fā)光的材料，是該課題的發(fā)展方向。然而，銪摻雜銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜仍未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜及其制備方法和應(yīng)用。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種鋪招酸鹽發(fā)光薄膜，結(jié)構(gòu)式為結(jié)構(gòu)式為MeSb2AlO8:xEu3+，其中，MeSb2AlO8為基質(zhì)，Eu3+為激活元素，Me為Ga，In或Tl，x的取值范圍為0.01 ~
0.06。
[0006]所述銻鋁酸鹽中，MeSb2AlO8基質(zhì)具有較高的熱學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的光學(xué)透明性和較低的聲子能量，為發(fā)光離子提供了優(yōu)良的晶場(chǎng)，從而在光電能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中產(chǎn)生較少無(wú)輻射躍遷，因此，其作為光電轉(zhuǎn)換材料，耗電少，光能轉(zhuǎn)換率高。另一方面，與普通三族銻酸鹽基質(zhì)MeSbO4相比，銻鋁酸鹽MeSb2AlO8基質(zhì)具有更寬的吸收譜，可為激活元素提供更高的激發(fā)能量，提高材料的發(fā)光效率。
[0007]對(duì)于摻雜離子，稀土離子Eu3+具有豐富的能級(jí)和窄的發(fā)射譜線，由于受4f能級(jí)外層電子的屏蔽作用，Eu3+的能級(jí)壽命較長(zhǎng)，很適合作為發(fā)射中心，有較高的發(fā)光效率；在本發(fā)明提供的銪摻雜銻鋁酸鹽薄膜中，Eu3+作為激活元素，在薄膜中充當(dāng)發(fā)光中心，Eu3+發(fā)生5D0 — 7F2能級(jí)之間的躍遷,福射出620nm的紅光。
[0008]優(yōu)選地，X的取值為0.03。
[0009]優(yōu)選地，所述發(fā)光薄膜為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80?300nm。
[0010]更優(yōu)選地,所述發(fā)光薄膜的厚度為150nm。
[0011]本發(fā)明制備了銪摻雜銻鋁酸鹽MeSb2AlO8:xEu3+發(fā)光薄膜，以MeSb2AlO8為基質(zhì)，Eu3+是激活元素，在薄膜中充當(dāng)主要的發(fā)光中心。本發(fā)明提供的銪摻雜銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜(MeSb2AlO8:XEu3+)在620nm位置附近有很強(qiáng)的紅光發(fā)光峰。
[0012]第二方面，本發(fā)明提供了一種銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0013]以摩爾比為1:2:1:x的β 二酮III A族金屬鹽、三甲基銻、β 二酮鋁和四甲基庚二酮酸銪為反應(yīng)源；
[0014]在真空度為1.0X 10_2?1.0X 1-3Pa的氣相沉積設(shè)備中，將襯底轉(zhuǎn)速設(shè)置為50?1000轉(zhuǎn)/分，通入含有反應(yīng)源的惰性氣體，氣流量為5?15SCCm，再通入氧氣，在所述襯底上沉積得到所述銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜；
[0015]所述銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜的結(jié)構(gòu)式為MeSb2AlO8:xEu3+，其中，Me為Ga，In或Tl，x的取值范圍為0.01?0.06。
[0016]本發(fā)明采用金屬有機(jī)氣相沉積設(shè)備(MOCVD)制備銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜，以β 二酮III A族金屬鹽、三甲基銻(TMSb)、β 二酮鋁((DPM)3Al)和四甲基庚二酮酸銪(Eu (TMHD)3)為反應(yīng)源，通過(guò)沉積得到發(fā)光薄膜。
[0017]優(yōu)選地，β二酮IIIA 族金屬鹽為 β 二酮鎵((DPM) 3Ga)、β 二酮銦((DPM) 3Ιη)、β二酮鉈((DPM) 3T1)。
[0018]優(yōu)選地，X的取值為0.03。
[0019]優(yōu)選地，所述發(fā)光薄膜為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80?300nm。
[0020]更優(yōu)選地,所述發(fā)光薄膜的厚度為150nm。
[0021]優(yōu)選地，氣相沉積設(shè)備的真空度為4.0 X 10_3Pa。
[0022]優(yōu)選地，襯底為玻璃。
[0023]優(yōu)選地，襯底的轉(zhuǎn)速設(shè)置為300轉(zhuǎn)/分。
[0024]優(yōu)選地，惰性氣體為氬氣。
[0025]優(yōu)選地，含有反應(yīng)源的惰性氣體氣流量為lOsccm。
[0026]優(yōu)選地，氧氣的氣流量為10?200sccm。
[0027]更優(yōu)選地，氧氣的氣流量為120sccm。
[0028]第三方面，本發(fā)明提供了一種薄膜電致發(fā)光器件，該薄膜電致發(fā)光器件包括襯底、陽(yáng)極、發(fā)光層和陰極，所述發(fā)光層為銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜，所述銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜的結(jié)構(gòu)式為MeSb2AlO8:xEu3+，其中，Me 為 Ga, In 或 Tl，x 的取值范圍為 0.01 ?0.06。
[0029]優(yōu)選地，X的取值為0.03。
[0030]優(yōu)選地，所述發(fā)光薄膜為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80?300nm。
[0031]更優(yōu)選地,所述發(fā)光薄膜的厚度為150nm。
[0032]第四方面，本發(fā)明提供了一種薄膜電致發(fā)光器件的制備方法，包括以下步驟:
[0033]提供清潔的襯底；
[0034]以摩爾比為l:2:l:x的β 二酮III A族金屬鹽、三甲基銻、β 二酮鋁和四甲基庚二酮酸銪為反應(yīng)源；
[0035]在真空度為1.0X 10_2?1.0X 10_3Pa的氣相沉積設(shè)備中，將襯底轉(zhuǎn)速設(shè)置為50?1000轉(zhuǎn)/分，通入含有反應(yīng)源的惰性氣體，氣流量為5?15SCCm，再通入氧氣，在所述襯底上沉積得到所述銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜，所述銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜的結(jié)構(gòu)式為MeSb2AlO8:xEu3+,其中，Me為Ga，In或Tl，x的取值范圍為0.01?0.06 ;
[0036]繼續(xù)通入氧氣，待冷卻后在所述發(fā)光薄膜上蒸鍍陰極；
[0037]以上步驟完成后，得到所述薄膜電致發(fā)光器件。
[0038]優(yōu)選地，X的取值為0.03。
[0039]優(yōu)選地，氣相沉積設(shè)備的真空度為4.0 X 10_3Pa。
[0040]優(yōu)選地，襯底為氧化銦錫(ΙΤ0)玻璃。
[0041]優(yōu)選地，襯底的轉(zhuǎn)速設(shè)置為300轉(zhuǎn)/分。
[0042]優(yōu)選地，惰性氣體為氬氣。
[0043]優(yōu)選地，含有反應(yīng)源的惰性氣體氣流量為lOsccm。
[0044]優(yōu)選地，氧氣的氣流量為10?200sccm。
[0045]更優(yōu)選地，氧氣的氣流量為120sccm。
[0046]優(yōu)選地，陰極為銀。
[0047]優(yōu)選地，所述發(fā)光薄膜為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80?300nm。
[0048]更優(yōu)選地,所述發(fā)光薄膜的厚度為150nm。
[0049]本發(fā)明提供的銪摻雜銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜(MeSb2AlO8:xEu3+,)以MeSb2AlO8為基質(zhì)，Eu3+是激活元素，在薄膜中充當(dāng)主要的發(fā)光中心。該發(fā)光薄膜在620nm位置附近有很強(qiáng)的發(fā)光峰，由于這些優(yōu)越的性能，其在發(fā)光與顯示技術(shù)、激光與光電子技術(shù)以及探測(cè)技術(shù)等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。此外，本發(fā)明提供的銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜的制備方法采用MOCVD，使得到的產(chǎn)品厚度均勻、成膜質(zhì)量高、缺陷少、發(fā)光效率高，并且條件易于控制、有較好的可操作性，可精確控制薄膜的厚度和形狀大小。
【附圖說(shuō)明】
[0050]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的銪摻雜銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜的XRD圖；
[0051]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的樣品的電致發(fā)光光譜圖；
[0052]圖3為本發(fā)明實(shí)施例13提供的薄膜電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖4是實(shí)施例13制備的薄膜電致發(fā)光器件的電壓與電流和亮度關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0055]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0056]實(shí)施例1
[0057]一種銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜，結(jié)構(gòu)式為GaSb2A108:0.03Eu3+，通過(guò)以下方法制得:
[0058]以摩爾比為1:2:1:0.03的β 二酮鎵((DPM) 3Ga)、三甲基銻(TMSb)，β 二酮鋁((DPM) 3A1)和四甲基庚二酮酸銪(Eu (TMHD) 3)為反應(yīng)源；
[0059]以ITO玻璃為襯底，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮?dú)怙L(fēng)干后送入設(shè)備反應(yīng)室；用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至4.0X 10_3Pa，然后把襯底進(jìn)行700°C熱處理20分鐘，然后溫度降為500°C ；
[0060]打開旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)襯底托的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，通入含有反應(yīng)源的載氣Ar氣，氣流量為lOsccm，再通入氧氣，氣流量為120sccm，進(jìn)行沉積得到結(jié)構(gòu)式為GaSb2AlO8:0.03Eu3+的發(fā)光薄膜，厚度為150nm。
[0061 ] 圖1為實(shí)施例1制備的銪摻雜銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜的XRD圖，測(cè)試對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片。從圖1中可以看出圖中X射線衍射峰對(duì)應(yīng)的是銻鋁酸鹽的特征峰，沒(méi)有出現(xiàn)摻雜元素及雜質(zhì)相關(guān)的峰，說(shuō)明銪摻雜離子進(jìn)入了銻鋁酸鹽的晶格，樣品具有良好的結(jié)晶性質(zhì)。
[0062]對(duì)比實(shí)施例
[0063]為體現(xiàn)為本發(fā)明的創(chuàng)造性，本發(fā)明還設(shè)置了實(shí)施例一的對(duì)比實(shí)施例，對(duì)比實(shí)施例和實(shí)施例一的區(qū)別在于對(duì)比實(shí)施例的發(fā)光薄膜不含Al3+，其化學(xué)通式為GaSbO4 = 0.03Eu3+。該對(duì)比例提供的銪摻雜銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜的制備方法包括以下步驟:
[0064]以摩爾比為2:1:0.03的三甲基銻(TMSb)，β 二酮鋁((DPM)3A1)和四甲基庚二酮酸銪(Eu(TMHD)3)為反應(yīng)源；
[0065]以ITO玻璃為襯底，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮?dú)怙L(fēng)干后送入設(shè)備反應(yīng)室；用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至4.0X 10_3Pa，然后把襯底進(jìn)行700°C熱處理20分鐘，然后溫度降為500°C ；
[0066]打開旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)襯底托的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，通入含有反應(yīng)源的載氣Ar氣，氣流量為lOsccm，再通入氧氣，氣流量為120sccm，進(jìn)行沉積得到結(jié)構(gòu)式為SbA104:0.03Eu3+的發(fā)光薄膜，厚度為150nm。
[0067]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的樣品的電致發(fā)光光譜圖，如圖所示，圖中曲線I為實(shí)施例一所制得的GaSb2AlO8:0.03Eu3+發(fā)光薄膜的電致發(fā)光光譜，曲線2為對(duì)比實(shí)施例所制得的GaSbO4 = 0.03Eu3+的發(fā)光薄膜的電致發(fā)光光譜；曲線I有620nm的發(fā)射峰，該紅光發(fā)射峰對(duì)應(yīng)了 Eu3+的5Dtl — 7F2躍遷，曲線2同樣是觀察到Eu3+的5Dtl — 7F2躍遷發(fā)出的620nm紅色發(fā)光峰，但由于對(duì)比實(shí)施例采用的基質(zhì)中缺少了 Al元素，發(fā)光效率不高，而實(shí)施例1采用的GaSb2A108:0.03Eu3+基質(zhì)中，由于Al3+的存在，使基質(zhì)具有了更寬的短波吸收范圍，有利于增加紅光的激發(fā)，因而發(fā)光效率更高；此外，說(shuō)明本發(fā)明提供的銪摻雜銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜采用的6&31^108基質(zhì)材料充分降低了稀土離子Eu3+的無(wú)輻射躍遷幾率，進(jìn)一步提高了 Eu3+的發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度。
[0068]實(shí)施例2
[0069]一種銻鋁酸鹽發(fā)光薄膜，結(jié)構(gòu)式為GaSb2AlO8 = 0.06Eu3+，通過(guò)以下方法制得:
[0070]以摩爾比為1:2:1:0.06的β 二酮鎵((DPM)3Ga)、三甲基銻(TMSb)，β 二酮鋁((DPM) 3A1)和四甲