釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜及其制備方法和電致發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光電材料領(lǐng)域，其公開了一種釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜及其制備方法和電致發(fā)光器件；該發(fā)光薄膜的其化學(xué)通式為:Hf1-xO2:xSm3+；其中，HfO2是基質(zhì)，Sm3+是激活光離子，為發(fā)光薄膜的發(fā)光中心，x的取值范圍為0.01～0.06。釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其電致發(fā)光譜（EL）中，在638nm和727nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰。
【專利說明】釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜及其制備方法和電致發(fā)光器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電材料領(lǐng)域，尤其涉及一種釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜及其制備方法。本發(fā)明還涉及一種使用該發(fā)光薄膜作為發(fā)光層的電致發(fā)光器件。

【背景技術(shù)】
[0002]薄膜電致發(fā)光顯示器(TFELD)由于其主動發(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。
[0003]在LED熒光粉的研究中，稀土摻雜的二氧化鉿基熒光粉，其激發(fā)光譜能夠較好地匹配現(xiàn)有的近紫外LED的發(fā)射光譜，能夠得到良好的綠光到藍(lán)光的激發(fā)。但是，用二氧化鉿基類發(fā)光材料制備成電致發(fā)光的薄膜，仍未見報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種激發(fā)光譜能夠較好地匹配現(xiàn)有的近紫外LED的發(fā)射光譜的釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明提供的釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其化學(xué)通式為=HfhO2 = XSm3+ ;其中，HfO2是基質(zhì)，Sm3+是激活光離子，在薄膜中充當(dāng)主要的發(fā)光中心，χ的取值為0.01~0.06，優(yōu)選0.03。
[0007]本發(fā)明還提供上述釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜的制備方法，其利用脈沖激光沉積法(PLD)來制備，工藝步驟如下:
[0008](I )、陶瓷靶材的制備:分別選用HfO2和Sm2O3粉體，均勻混合后，在900~1300°C下燒結(jié)，制得陶瓷靶材，其中，HfO2和Sm2O3的摩爾比為1-x:0.5x ；
[0009]優(yōu)選，對陶瓷靶材進(jìn)行切割，其規(guī)格為Φ 50 X 2mm ;燒結(jié)溫度優(yōu)選1250°C。
[0010](2)、將制得的陶瓷靶材和ITO玻璃襯底裝入鍍膜設(shè)備的腔體中，密封腔體后，對腔體進(jìn)行抽真空處理，控制腔體真空度為1.0X 10_3Pa~1.0X 10_5Pa ；
[0011]優(yōu)選，ITO玻璃襯底在放入腔體前需清洗處理:先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗帶ITO的玻璃襯底，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，然后再放入真空腔體中；
[0012]抽真空處理是采用機(jī)械泵和分子泵把腔體進(jìn)行的；腔體真空度為5.0X 10_4Pa。
[0013](3)、設(shè)置鍍膜工藝參數(shù):設(shè)置基靶間距為45~95mm，襯底溫度為250°C~750°C，鍍膜激光的能量為80~300W，過程中通入流量為10~40SCCm的氧氣，工作壓強(qiáng)為0.5~5Pa ;待工藝參數(shù)設(shè)置完成后，進(jìn)行鍍膜處理；隨后在ITO玻璃襯底的ITO層表面制得釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，該發(fā)光薄膜的其化學(xué)通式為=HfVxO2 = XSm3+;其中，HfO2是基質(zhì)，Sm3+是激活光離子，為發(fā)光薄膜的發(fā)光中心，χ的取值范圍為0.01~0.06 ;
[0014]優(yōu)選，鍍膜工藝參數(shù)為:基靶間距為60_，襯底溫度為500°C，鍍膜激光的能量為150W，過程中通入流量為20SCCm的氧氣，工作壓強(qiáng)為3Pa ;以及χ的取值為0.03。
[0015]本發(fā)明還提供一種電致發(fā)光器件，包括玻璃襯底、ITO陽極、發(fā)光薄膜層以及陰極層，其特征在于，所述發(fā)光薄膜為釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其化學(xué)通式為=HfVxO2 = XSm3+ ;其中，HfO2是基質(zhì)，Sm3+是激活光離子，為發(fā)光薄膜的發(fā)光中心，χ的取值范圍為0.01~0.06。
[0016]電致發(fā)光器件的制備工藝如下:
[0017](I )、陶瓷靶材的制備:分別選用HfO2和Sm2O3粉體，均勻混合后，在900~1300°C下燒結(jié)，制得陶瓷靶材，其中，HfO2和Sm2O3的摩爾比為1-x:0.5x ；
[0018](2)、將制得的陶瓷靶材和ITO玻璃襯底裝入鍍膜設(shè)備的腔體中，密封腔體后，對腔體進(jìn)行抽真空處理，控制腔體真空度為1.0X 10_3Pa~1.0X 10_5Pa ；
[0019](3)、設(shè)置鍍膜工藝參數(shù):設(shè)置基靶間距為45~95mm，襯底溫度為250°C~750°C，鍍膜激光的能量為80~300W，過程中通入流量為10~40SCCm的氧氣，工作壓強(qiáng)為0.5~5Pa ;待工藝參數(shù)設(shè)置完成后，進(jìn)行鍍膜處理；隨后在ITO玻璃襯底的ITO層表面制得釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，該發(fā)光薄膜的其化學(xué)通式為=HfVxO2 = XSm3+;其中，HfO2是基質(zhì)，Sm3+是激活光離子，為發(fā)光薄膜的發(fā)光中心，χ的取值范圍為0.01~0.06 ;
[0020](4)、步驟(3)制得含發(fā)光薄膜的ITO玻璃襯底以及Ag納米粒子移入真空蒸鍍設(shè)備中，在發(fā)光薄膜表面蒸鍍一層起陰極作用的Ag層；
[0021 ] 待上述步驟完成后，制得電致發(fā)光器件。
[0022] 本發(fā)明采用PLD設(shè)備，制備釤摻雜二氧化鉿HfVxO2: xSm3+發(fā)光薄膜，得到薄膜的電致發(fā)光譜(EL)中，在638nm和727nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為實(shí)施例3制得的發(fā)光薄膜樣品的EL光譜圖；
[0024]圖2為實(shí)施例5制得的電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026]實(shí)施例1
[0027]選用HfO2和Sm2O3粉體，其摩爾比為0.97:0.015，經(jīng)過均勻混合后，在1250°C下燒結(jié)成Φ50Χ2πιπι的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)。然后，先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗帶ITO的玻璃襯底，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為60mm。用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽到5.0X 10_4Pa，氧氣的工作氣體流量為20SCCm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為3Pa，襯底溫度為500°C，激光能量為150W，得到樣品Hf0 9702:0.03Sm3+ 發(fā)光薄膜 ο
[0028]實(shí)施例2
[0029]選用HfO2和Sm2O3粉體，其摩爾比為0.99:0.005，經(jīng)過均勻混合后，在900°C下燒結(jié)成Φ50X 2mm的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)。然后，先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗帶ITO的玻璃襯底，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為45mm。用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽到1.0X 10_3Pa，氧氣的工作氣體流量為lOsccm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為0.5Pa，襯底溫度為250°C，激光能量為80W，得到樣品HfXX99O2:0.01 Sm3+ 發(fā)光薄膜。
[0030]實(shí)施例3
[0031]選用HfO2和Sm2O3粉體，其摩爾比為0.95:0.025，經(jīng)過均勻混合后，在1300°C下燒結(jié)成Φ50Χ2πιπι的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)。然后，先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗帶ITO的玻璃襯底，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為95mm。用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽到1.0X 10_5Pa，氧氣的工作氣體流量為40SCCm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為5Pa，襯底溫度為750°C，激光能量為120W，得到樣品Hfa95O2:0.05Sm3+ 發(fā)光薄膜。
[0032]圖1為實(shí)施例3制得的發(fā)光薄膜樣品的EL光譜圖；從圖1可知，在638nm和727nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰。
[0033]實(shí)施例4
[0034]選用HfO2和Sm2O3粉體，其摩爾比為0.96:0.02，經(jīng)過均勻混合后，在950°C下燒結(jié)成Φ50X 2mm的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)。然后，先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗帶ITO的玻璃襯底，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為80mm。用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽到9.0X 10_4Pa，氧氣的工作氣體流量為20SCCm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為1.5Pa，襯底溫度為300°C，激光能量為300W，得到樣品Hf0 9602:0.04Sm3+ 發(fā)光薄膜 ο
[0035]實(shí)施例5
[0036]本實(shí)施為電致發(fā)光器件，如圖2所示，其中，I為玻璃襯底；2為ITO透明導(dǎo)電薄膜，作為陽極；3為發(fā)光材料薄膜層；4為Ag層，作為陰極。
[0037]選用HfO2和Sm2O3粉體，其摩爾比為0.94:0.03，經(jīng)過均勻混合后，在1150°C下燒結(jié)成Φ50Χ2πιπι的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)。然后，先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗帶ITO的玻璃襯底，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為65mm。用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽到2.0X 10_4Pa，氧氣的工作氣體流量為35SCCm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為4.5Pa，襯底溫度為650°C，激光能量為230W，得到樣品Hfa94O2:0.06Sm3+發(fā)光薄膜。然后在將發(fā)光薄膜移入真空蒸鍍設(shè)備中，在發(fā)光薄膜上面蒸鍍一層Ag,作為陰極。
[0038]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對本發(fā)明較佳實(shí)施例的表述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其特征在于，其化學(xué)通式為=HfhO2 = XSm3+;其中，HfO2是基質(zhì)，Sm3+是激活光離子，為發(fā)光薄膜的發(fā)光中心，χ的取值范圍為0.01~0.06。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其特征在于，χ的取值為0.03。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其特征在于，包括下述化學(xué)式的發(fā)光薄膜:
Hf0 97O2: 0.03Sm3+ ；Hf0 9902: 0.01Sm3+ ；Hf0 9502: 0.05Sm3+ ；Hf0 9602: 0.04Sm3+ ；Hf0 94O2:0.06Sm3+。
4.一種釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 陶瓷靶材的制備:分別選用HfO2和Sm2O3粉體，均勻混合后，在900~1300°C下燒結(jié)，制得陶瓷靶材，其中，HfO2和Sm2O3的摩爾比為1-x:0.5x ； 將制得的陶瓷靶材和ITO玻璃襯底裝入鍍膜設(shè)備的腔體中，密封腔體后，對腔體進(jìn)行抽真空處理，控制腔體真空度為1.0X 10_3Pa~1.0X 10_5Pa ； 設(shè)置鍍膜工藝參數(shù):設(shè)置基靶間距為45~95mm，襯底溫度為250°C~750°C，鍍膜激光的能量為80~300W，過程中通入流量為10~40sccm的氧氣，工作壓強(qiáng)為0.5~5Pa ;待工藝參數(shù)設(shè)置完成后，進(jìn)行鍍膜處理；隨后在ITO玻璃襯底的ITO層表面制得釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，該發(fā)光薄膜的其化學(xué)通式為=HfhO2 = XSm3+ ;其中，HfO2是基質(zhì)，Sm3+是激活光離子，為發(fā)光薄膜的發(fā)光中心，χ的取值范圍為0.01~0.06。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，所述陶瓷靶材制備過程中的燒結(jié)溫度為1250°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，所述抽真空處理是采用機(jī)械泵和分子泵把腔體進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，所述腔體真空度為5.0X 10_4Pa。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，所述鍍膜工藝參數(shù)為:基靶間距為60mm，襯底溫度為500°C，鍍膜激光的能量為150W，過程中通入流量為20SCCm的氧氣，工作壓強(qiáng)為3Pa。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，χ的取值為0.03。
10.一種電致發(fā)光器件，包括玻璃襯底、ITO陽極、發(fā)光薄膜層以及Ag陰極層，其特征在于，所述發(fā)光薄膜為 釤摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其化學(xué)通式為=HfhO2 = XSm3+ ;其中，HfO2是基質(zhì)，Sm3+是激活光離子，為發(fā)光薄膜的發(fā)光中心，χ的取值范圍為0.01~0.06。
【文檔編號】C09K11/67GK104178150SQ201310195253
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】周明杰, 陳吉星, 王平, 張娟娟 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司