專利名稱：一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綠光發(fā)光材料，具體說(shuō)，是涉及一種長(zhǎng)波紫外激發(fā) 的綠光發(fā)光材料及其制備和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來(lái)隨著各種功能材料的廣泛應(yīng)用，對(duì)材料發(fā)光性質(zhì)的研究不斷深入，
同時(shí)也由于三基色光發(fā)光器件(LED)、激光二極管(LD)、真空熒光顯示器(VFD) 以及最近新發(fā)展最有潛力的場(chǎng)發(fā)射平板顯示器(FED)等巨大巿場(chǎng)需求，促進(jìn)了
人們對(duì)in-v族和n-vi族半導(dǎo)體材料的研究。
氧化鋅是重要的半導(dǎo)體材料，在大氣中不容易被氧化，具有很高的化學(xué)和 熱穩(wěn)定性，激子束縛能大，室溫下不易被熱激發(fā)，容易實(shí)現(xiàn)受激發(fā)射，允許激 子高溫下復(fù)合，是制作與激子相關(guān)的光學(xué)器件中最有希望的材料，也是少數(shù)幾 種易于實(shí)現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)的氧化物半導(dǎo)體之一，可用作光電池、陶瓷、壓敏、 傳感器、催化劑、發(fā)光材料等。另外，氧化鋅是一種具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的六方晶 體，根據(jù)能帶結(jié)構(gòu)，氧化鋅晶體內(nèi)部的晶格缺陷或摻雜的雜質(zhì)對(duì)它的電學(xué)和光 學(xué)性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。研究發(fā)現(xiàn)氧化鋅晶體內(nèi)的晶格缺陷例如氧缺陷、 鋅缺陷、鋅間隙、氧反替位等等可以導(dǎo)致400 730nm的可見(jiàn)發(fā)射。
近年來(lái)，在氧化鋅中慘雜主族元素制備發(fā)光材料的研究引起了科學(xué)界的高 度重視。研究發(fā)現(xiàn)由于鋇、鋅元素的電負(fù)性相差不大，鋇很有可能摻雜進(jìn)入 氧化鋅的晶格當(dāng)中造成缺陷引起氧化鋅體系的光電性質(zhì)發(fā)生明顯的改變；但 是，鋇的穩(wěn)定性、生長(zhǎng)溫度以及原子半徑之間存在明顯的差異，在氧化鋅的制 備過(guò)程中，鋇的摻雜是很困難的。如何使用簡(jiǎn)單制備方法使鋇能有效摻雜進(jìn)入 氧化鋅的晶格，得到長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料是目前科學(xué)界亟需解決的一 個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要解決上述亟需解決的難題，提供一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的
綠光發(fā)光材料一ZnO:xBa及其一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的制備方法和其應(yīng)用。 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) 一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料，其組成由以下通式表示
ZnO:xBa,其中0.01^x^0.1。
上述x值由鋇源與鋅源的摩爾比決定。
上述長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料一ZnO:xBa的制備方法包括以下步驟
1) 稱取鋅源及鋇源原料，鋅源與鋇源的摩爾比為l:x， 0.01^x^0.1;
2) 將上述原料在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；
3) 將上述前驅(qū)物置馬弗爐于950- 1050。C下燒結(jié)1~2小時(shí)；
4) 研磨5 10分鐘，即得目標(biāo)產(chǎn)物。
上述鋅源及鋇源均為固體，在空氣中穩(wěn)定，不易吸潮且在高溫下易于轉(zhuǎn)變 為相應(yīng)的氧化物，例如鋅源可以為硫化鋅、氧化鋅或醋酸鋅；鋇源可以為氯 化鋇、醋酸鋇或硝酸鋇。其中，鋅源以含硫原子或單質(zhì)硫最好，鋇源以含氯原 子最好，因?yàn)樯倭苛?、氯離子的存在可以提高載流子濃度，從而提高發(fā)光強(qiáng)度。
因?yàn)樾阅軠y(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料在385 395 nm的長(zhǎng)波紫外區(qū)有很強(qiáng)的吸收，在450 ~ 600 nm有很強(qiáng)的發(fā)射，所以所 述發(fā)光材料可用于綠光發(fā)光器件(LED)、激光二極管(LD)、平板顯示器(FPD)、 真空熒光顯示器(VFD)以及場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
1) 實(shí)現(xiàn)了鋇有效摻雜進(jìn)入氧化鋅的晶格，得到以氧化鋅作為基質(zhì)、摻雜 的鋇所造成的晶格缺陷為發(fā)光中心的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料。
2) 制備工藝簡(jiǎn)單易操作，原料價(jià)廉易得，適合工業(yè)化生產(chǎn)，反應(yīng)過(guò)程基 本沒(méi)有工業(yè)三廢，屬于綠色環(huán)保、低能耗、高效益產(chǎn)業(yè)。


圖1為本發(fā)明的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料一ZnO:xBa的XRD圖； 圖2為本發(fā)明的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料一ZnO:xBa的熒光光譜圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的
內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍 實(shí)施例1
稱取0.02 mol ZnS和0.002 mol BaCl2 (鋅源與鋇源的摩爾比為1: 0.1 ); 在通風(fēng)櫥中研磨30~40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950 1050 。C下燒結(jié)l 2小時(shí)；研磨5 10分鐘，即得一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xBa， x = 0.1。
所得樣品的XRD圖(測(cè)試條件為電壓40kV,電流40 mA,掃描速度 8。/min)表明'.樣品主相為氧化鋅，即，所得發(fā)光材料是以氧化鋅作為基質(zhì)(見(jiàn) 圖l所示)。
所得樣品的熒光光譜圖(測(cè)試條件為Xex=390nm， 、m= 500 nm，狹縫寬 度5nm,電壓520V,掃描速度600 nm/min )表明該發(fā)光材料在385 ~ 395 nm 的長(zhǎng)波紫外區(qū)有很強(qiáng)的吸收，在450 600nm有很強(qiáng)的發(fā)射(見(jiàn)圖2所示)。
實(shí)施例2
稱取0.02 molZnS和0.001 molBaCl2 (鋅源與鋇源的摩爾比為1:0.05); 在通風(fēng)櫥中研磨30 ~ 40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950 ~ 1050 匸下燒結(jié)1 2小時(shí)；研磨5 10分鐘，即得一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xBa, x = 0.05。
實(shí)施例3
稱取0.02 mol ZnS和0.0002 mol BaCl2 (鋅源與鋇源的摩爾比為1: 0.01 ); 在通風(fēng)櫥中研磨30-40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950- 1050 。C下燒結(jié)l 2小時(shí)；研磨5 10分鐘，即得一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xBa， x = 0.01。
實(shí)施例4
稱取0.02 mol ZnO和0.002 mol BaCl2 (鋅源與鋇源的摩爾比為1: 0.1 ); 在通風(fēng)櫥中研磨30~40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950 ~ 1050 "C下燒結(jié)1 2小時(shí)；研磨5 10分鐘，即得一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xBa, x = 0.1。
實(shí)施例5
稱取0.02 mol ZnO、 0.02 mol S和0.002 mol BaCl2 (鋅源與鋇源的摩爾比 為1:0.1);在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐 于950 105(TC下燒結(jié)1~2小時(shí)；研磨5 10分鐘，即得一種長(zhǎng)波紫外激發(fā) 的綠光發(fā)光材料，其組成為ZnO:xBa， x = 0.1。
實(shí)施例6
稱取0.02 mol Zn(Ac)2和0.002 mol BaCl2 (鋅源與鋇源的摩爾比為1:0.1); 在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950- 1050 "C下燒結(jié)1 2小時(shí)；研磨5 10分鐘，即得一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xBa, x = 0.1。
實(shí)施例7 —
稱取0.02 mol Zn(Ac)2、 0.02 mol S和0.002 mol BaCl2 (鋅源與鋇源的摩 爾比為1:0.1);在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬 弗爐于950~ 105(TC下燒結(jié)1 ~2小時(shí)；研磨5 10分鐘，即得一種長(zhǎng)波紫外 激發(fā)的綠光發(fā)光材料，其組成為ZnO:xBa, x = 0.1。
實(shí)施例8
稱取0.02 mol ZnS和0.002 mol Ba(Ac)2 (鋅源與鋇源的摩爾比為1: 0.1 ); 在通風(fēng)櫥中研磨30-40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950- 1050 'C下燒結(jié)1 2小時(shí)；研磨5 10分鐘，即得一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xBa， x = 0.1。
實(shí)施例9
稱取0.02 mol ZnS和0.002 mol Ba(N03)2 (鋅源與鋇源的摩爾比為1:0.1);
在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950- 1050 t:下燒結(jié)l 2小時(shí)；研磨5 10分鐘，即得一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xBa, x-O.l。
權(quán)利要求
1.一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料，其特征在于，其組成通式為ZnO:xBa，0.01≤x≤0.1。
2. —種權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述方法包括以下步驟1) 稱取鋅源及鋇源原料，鋅源與鋇源的摩爾比為l:x, 0.01^x50.1;2) 將上述原料在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；3) 將上述前驅(qū)物置馬弗爐于950 1050。C下燒結(jié)1~2小時(shí)；4) 研磨5 10分鐘，即得目標(biāo)產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述鋅源及鋇源均為固體，在空氣中穩(wěn)定，不易吸潮且在高溫下易 于轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氧化物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述鋅源含硫原子或單質(zhì)硫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述鋅源為硫化鋅或單質(zhì)硫與氧化鋅或醋酸鋅的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述單質(zhì)硫與氧化鋅或醋酸鋅的混合摩爾比為1:1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述鋇源為氯化鋇、醋酸鋇或硝酸鋇。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述鋇源為氯化鋇。
9. 一種權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料的應(yīng)用，其特征 在于，所述發(fā)光材料用于綠光發(fā)光器件、激光二極管、平板顯示器、真空熒光 顯示器或場(chǎng)發(fā)射顯示器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種長(zhǎng)波紫外激發(fā)的綠光發(fā)光材料，其組成為ZnO:xBa，其中0.01≤x≤0.1。所述發(fā)光材料-ZnO:xBa的制備方法如下稱取鋅源及鋇源原料，在通風(fēng)櫥中研磨30～40分鐘，得前驅(qū)物；然后將前驅(qū)物置馬弗爐于950～1050℃下燒結(jié)1～2小時(shí)；最后研磨5～10分鐘即可。本發(fā)明的發(fā)光材料在385～395nm的長(zhǎng)波紫外區(qū)有很強(qiáng)的吸收，在450～600nm有很強(qiáng)的發(fā)射，可用于綠光發(fā)光器件、激光二極管、平板顯示器、真空熒光顯示器以及場(chǎng)發(fā)射顯示器等。本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單易操作，原料價(jià)廉易得。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101104796SQ20071004464
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者余錫賓, 楊廣乾, 陶振衛(wèi) 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)