釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜、含有其的電致發(fā)光器件及二者的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜及其制備方法。本發(fā)明還涉及應(yīng)用所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的電致發(fā)光器件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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，是薄膜電致發(fā)光顯示器的發(fā)展方向。
[0003]在LED熒光粉的研究中，稀土摻雜的鈧砷酸鹽熒光粉，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，用釤摻雜鈧砷酸鹽類發(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)明目的在于提供一種衫摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜。
[0005]針對(duì)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為Me5SChAsO9:XSm3+ ;其中，Me5ScAsO9是基質(zhì)，Sm3+是激活元素；x的取值范圍為0.01 ?0.05，優(yōu)選為 0.02 ；Me 為 Mg、Ca、Sr 或 Ba。
[0006]本發(fā)明的另一發(fā)明目的在于提供釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的制備方法。
[0007]針對(duì)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的制備方法，其步驟如下:
[0008](a)按照摩爾比10: (1-x):1:x，分別稱取MeO, Sc2O3, As2O5和Sm2O3粉體，經(jīng)過研磨混合均勻后，在900?1300°C下燒結(jié)，優(yōu)選在1250°C下燒結(jié)，制成靶材，其中，X的取值范圍為0.01?0.05，優(yōu)選為0.02。Me為Mg、Ca、Sr或Ba。所述靶材的直徑為50mm、厚度為2mm ο
[0009](b)將步驟(a)中得到的靶材裝入脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備的真空腔體內(nèi)，再把襯底裝入所述真空腔體內(nèi)，并將真空腔體的真空度設(shè)置在1.0X 10_3Pa?1.0X 10_5Pa之間；優(yōu)選為 5.0XlO-4Pa0
[0010](c)所述祀材與所述襯底之間的距離為45?95mm,優(yōu)選為60mm ;所述襯底的溫度為250°C?750°C，優(yōu)選為500°C ;所述脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備的激光能量調(diào)整為80?300mJ，優(yōu)選150mJ ;所述脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備的輔助氣體為10?40sCCm流量的氧氣，優(yōu)選為20sccm流量的氧氣；所述氧氣的壓強(qiáng)為0.5?5Pa,優(yōu)選為3Pa ;通過所述脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備和所述靶材在所述襯底進(jìn)行鍍膜，得到化學(xué)通式為Me5SChAsO9:xSm3+的所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜；其中，Me5ScAsO9是基質(zhì)，Sm3+是激活元素。
[0011]本發(fā)明的又一發(fā)明目的在于提供一種電致發(fā)光器件。
[0012]針對(duì)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種電致發(fā)光器件，其為復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)依次為玻璃基片、陽極層、發(fā)光層以及陰極層，所述發(fā)光層為上述的釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜，所述陰極層為銀層。
[0013]本發(fā)明的還一發(fā)明目的在于提供一種電致發(fā)光器件的制備方法。
[0014]針對(duì)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種電致發(fā)光器件的制備方法，其包括如下步驟:
[0015]首先制備依次層疊的玻璃基片和陽極層；
[0016]然后在所述陽極層上通過磁控濺射鍍膜設(shè)備制得釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜，從而形成發(fā)光層，所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為Me5SChAsO9:XSm3+，其中，Me5ScAsO9是基質(zhì)，Sm3+為激活元素，x的取值范圍為0.01?0.05，優(yōu)選為0.02，Me為Mg、Ca、Sr 或 Ba ;
[0017]最后在制得的發(fā)光層蒸鍍一銀層，所述銀層形成陰極層，從而得到所述電致發(fā)光器件。
[0018]本發(fā)明由于采用脈沖激光沉積從而使所制備得的釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜具有如下優(yōu)點(diǎn):由于脈沖激光沉積易獲得期望化學(xué)計(jì)量比的多組分薄膜，本發(fā)明的釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜從而具有良好的保成分性；由于脈沖激光沉積的沉積速率高，本發(fā)明的釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜從而具有制備省時(shí)的特點(diǎn)；由于脈沖激光沉積對(duì)襯底溫度要求低，本發(fā)明的釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜從而具有均勻的結(jié)構(gòu)。
[0019]本發(fā)明所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜在638nm和727nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰，具有良好的發(fā)光性能。所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜實(shí)現(xiàn)了反光材料由熒光粉到發(fā)光薄膜的過渡，增加了發(fā)光薄膜的種類。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為實(shí)施例1制得釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的電致發(fā)光光譜。
[0022]圖3為實(shí)施例1制備的釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的XRD曲線。
[0023]圖4為實(shí)施例1制備的電致發(fā)光器件的電壓與電流和亮度關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]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。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例提供一種釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為Me5Sc1^xAsO9:XSm3+ ;其中，Me5ScAsO9是基質(zhì)，Sm3+是激活元素；x的取值范圍為0.01?0.05 ；Me 為 Mg、Ca、Sr 或 Ba。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供上述發(fā)光薄膜制備方法，包括如下步驟:
[0027](a)靶材的制備
[0028]按照摩爾比10: (Ι-x): I:x,分別稱取MeO, Sc2O3, As2O5和Sm2O3粉體，經(jīng)過研磨混合均勻后，在900?1300°C下燒結(jié)，制成靶材，其中，X的取值范圍為0.01?0.05 ;
[0029](b)激光沉積所述發(fā)光薄膜的預(yù)處理
[0030]將步驟(a)中得到的靶材裝入脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備的真空腔體內(nèi)，再把襯底裝入所述真空腔體內(nèi)，并將真空腔體的真空度設(shè)置在1.0X 10_3Pa?1.0X 10_5Pa之間；
[0031](c)調(diào)整脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備工藝參數(shù)
[0032]調(diào)整所述靶材與所述襯底之間的距離為45?95mm ;調(diào)整所述脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備的激光能量為80?300mJ ;調(diào)整所述脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備的輔助氣體為10?40sCCm流量的氧氣；調(diào)整所述脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備的壓強(qiáng)為為0.5?5Pa，調(diào)整襯底溫度為250°C?750°C ;接著通過所述脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備和所述靶材在所述襯底進(jìn)行鍍膜，得到化學(xué)通式為Me5SChAsO9:XSm3+的所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜；其中，Me5ScAsO9是基質(zhì)，Sm3+是激活元素；x的取值范圍為0.01?0.05 ；Me為Mg、Ca、Sr或Ba。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例還提供應(yīng)用所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的電致發(fā)光器件。請(qǐng)參閱圖1，圖1顯示使用本發(fā)明實(shí)施例所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)，所述電致發(fā)光器件包括依次層疊的玻璃基片1、ITO導(dǎo)電膜2、發(fā)光層3及陰極4 ;其中，所述ITO導(dǎo)電膜2是所述電致發(fā)光器件的陽極，發(fā)光層的材質(zhì)為本發(fā)明實(shí)施例所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜，陰極的材質(zhì)為銀。所述玻璃基片和ITO導(dǎo)電膜合為ITO玻璃。所述ITO玻璃亦稱為銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃。本發(fā)明所述襯底為所述ITO玻璃，也即為銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃。所述的襯底可以從市面上購買到。
[0034]應(yīng)用所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的電致發(fā)光器件的制備方法是以上述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜制備方法為基礎(chǔ)，除了包括上述的步驟(a)至步驟(C)之外，還包括以下步驟:在步驟(C)制得的發(fā)光薄膜上面蒸鍍一銀層，所述銀層形成陰極層，得到所述電致發(fā)光器件。
[0035]本發(fā)明采用脈沖激光沉積(即PLD)設(shè)備所制得的釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜在638nm和727nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰，具有良好的發(fā)光性能。所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜實(shí)現(xiàn)了反光材料由熒光粉到發(fā)光薄膜的過渡，增加了發(fā)光薄膜的種類。
[0036]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜及其電致發(fā)光器件的制備方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0037]實(shí)施例1
[0038](一)實(shí)施例1釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的制備方法，其包括以下步驟:
[0039](a)靶材的制備:
[0040]選用MgO, Sc2O3^As2O5和Sm2O3粉體，并按照摩爾比為10:0.98:1:0.02均勻混合，然后在1250°C下燒結(jié)成直徑為50mm、厚度為2mm的祀材；
[0041](b)鍍膜的預(yù)處理
[0042]將步驟(a)中得到的靶材裝入脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備的真空腔體內(nèi)。然后，先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗帶ITO玻璃的襯底，并用對(duì)其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。最后用機(jī)械泵和分子泵把所述真空腔體的真空度抽到5.0X 1-4Pa ；
[0043](c)調(diào)整脈沖激光沉積鍍膜設(shè)備的工藝參數(shù)
[0044]把靶材和襯底的距離設(shè)定為60mm ;把作為輔助氣體的氧氣的流量設(shè)定為20sCCm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為3Pa ;把襯底溫度設(shè)定為500°C ;把激光能量設(shè)定為150mJ ;接著進(jìn)行制膜，得到樣品Mg5Sca98AsO9:0.02Sm3+，即為本發(fā)明所述的釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜。
[0045](二)應(yīng)用所述釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的電致發(fā)光器件的制備方法，其步驟如下:
[0046]在步驟(C)制得的發(fā)光薄膜上面蒸鍍一銀層，所述銀層形成陰極層，得到所述電致發(fā)光器件。
[0047]請(qǐng)參閱圖2，圖2顯示本發(fā)明實(shí)施例發(fā)光薄膜的電致發(fā)光光譜，從圖2中可以看出，發(fā)光薄膜在藍(lán)綠光波段范圍形成一個(gè)較寬的發(fā)光帶，在638nm和727nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰。
[0048]請(qǐng)參閱圖3，圖3為實(shí)施例1制備的釤摻雜鈧砷酸鹽發(fā)光薄膜的XRD曲線，測(cè)試對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片。從圖3中可以看出圖中X射線衍射峰對(duì)應(yīng)的是鈧砷酸鹽的特征峰，沒有出現(xiàn)摻雜元素及雜質(zhì)相關(guān)