專利名稱：一種調節(jié)氧化物半導體基質中Eu³⁺發(fā)光強度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種調節(jié)氧化物半導體基質中Eu3+發(fā)光強度的方法，屬于制備稀土離子摻雜的氧化物半導體透明薄膜方法領域，具體為通過調節(jié)TiO2和SiO2溶膠配比來調節(jié)Eu3+摻雜的氧化物半導體薄膜的發(fā)光強度。
背景技術：
TiO2, SiO2以及它們的復合薄膜在光學薄膜及微電子學等領域得到了廣泛的應用由于其高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性、低的熱膨脹系數(shù)和可調的折射率。尤其對TiO2-SiO2復合薄膜，由于其折射率可以在ー個較寬的范圍內調節(jié)。因此，能夠很方便地用來制備光波導薄膜及梯度折射率薄膜等。近年來，稀土離子摻雜的溶膠凝膠氧化物半導體物質的光學性 質由于其在激光材料、傳感器、高密度的頻域光存儲和光纖通信放大器等方面的潛在應用得到了廣泛的關注。因此，稀土離子摻雜的TiO2-SiO2復合薄膜的發(fā)光性質會由于TiO2和SiO2的耦合作用得到改善和增強，可能還會衍生出新的物理現(xiàn)象和可利用的新的功能。

發(fā)明內容
要解決的技術問題為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出ー種調節(jié)氧化物半導體基質中Eu3+發(fā)光強度的方法，以ー種制備エ藝簡單易操作的溶膠凝膠法為實驗方法，制備發(fā)光強度可調的稀土離子摻雜的氧化物半導體薄膜。技術方案ー種調節(jié)氧化物半導體基質中Eu3+發(fā)光強度的方法，其特征在于步驟如下步驟I制備TiO2溶膠和SiO2溶膠制備TiO2溶膠將鈦酸正四丁酯溶于無水こ醇中，在室溫下攪拌O. 5^1個小時得到A溶液，然后將こ酸、去離子水和こ酰丙酮溶于無水こ醇中并在室溫下超聲1(Γ15分鐘得到B溶液；然后在攪拌中將B溶液滴加A溶液中，滴加結束后再攪拌O. 5^1小時得到黃色清亮的TiO2溶膠；所述TiO2溶膠內物質摩爾比為Ti (OC4H9)4:こ酸(Η+) :Η20:こ酰丙酮=1:0. 25:6:0. 5 ;所述 TiO2 溶膠的濃度為 O. 4mol/L ；制備SiO2溶膠將正硅酸こ酷、去離子水、無水こ醇和異丙醇混合，50°C水浴攪拌并滴加鹽酸，繼續(xù)攪拌疒3h得到透明穩(wěn)定的SiO2溶膠；所述SiO2溶膠內物質的體積比為正娃酸こ酯去離子水無水こ醇異丙醇=16:4:15:15 ;所述鹽酸的量為8滴/50ml ；步驟2制備Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠按照Ti0y(Ti02+Si02)=0. 2 I. O的比例混合兩種TiO2和SiO2溶膠在室溫下攪拌約I個小吋，再將稀土 Eu3+，按照Eu3+/(Ti02+Si02)的摩爾比I. 4%加入到上述溶膠中，繼續(xù)攪拌O. 5^1個小時得到Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠，在室溫下空氣中靜置2Γ48小時；步驟3:將玻璃襯底烘干后，浸入制得的Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠中，采用垂直提拉鍍膜法以recm/min的速度緩慢提拉得到凝膠膜；將凝膠膜在100°C下干燥，3000C飛50°C下預燒，再冷卻至室溫；步驟4 :重復步驟3鍍膜直至所需厚度，然后將制得的凝膠薄膜于空氣中500°C退火4 5小時，得到Eu3+摻雜的復合氧化物半導體薄膜。所述玻璃襯底依次用洗滌劑、稀鹽酸、去離子水、丙酮、こ醇各自先浸泡廣2個小時，然后超聲波清洗1(Γ15分鐘，并將洗好的玻璃襯底放入こ醇中。有益效果本發(fā)明提出的ー種調節(jié)氧化物半導體基質中Eu3+發(fā)光強度的方法，在于關鍵確定合適的預燒溫度及退火エ藝，通過選擇溶膠體積不同配比調控Eu3+摻雜的氧化物半導體薄膜。通過采用混合兩種溶膠的方法，實現(xiàn)了對Eu3+發(fā)光強度的調節(jié)，為以后實現(xiàn)稀土離子高強度發(fā)光薄膜的氧化物半導體器件的制備提供了ー種可能。


圖I是本發(fā)明采用溶膠配制的流程圖；圖2是本發(fā)明制得的不同預燒溫度下的不同比例混合的Eu3+摻雜的復合氧化物半導薄膜的光致發(fā)光圖；圖2a. 300°C預燒下Eu3+摻雜的復合氧化物半導體薄膜光致發(fā)光圖；圖2b. 400°C預燒下Eu3+摻雜的復合氧化物半導體薄膜光致發(fā)光圖；圖2c. 500°C預燒下Eu3+摻雜的復合氧化物半導體薄膜光致發(fā)光圖；圖2d. 550°C預燒下Eu3+摻雜的復合氧化物半導體薄膜光致發(fā)光圖。
具體實施例方式現(xiàn)結合實施例、附圖對本發(fā)明作進ー步描述實施例ITiO2溶膠的制備以鈦酸正四丁酯為原料，無水こ醇為溶劑，こ酰丙酮為螯合剤，以こ酸為催化劑，將原料溶于溶劑中，室溫下攪拌O. 5 1個小時得到A溶液，然后將こ酸、去離子水、螯合劑(こ酰丙酮(AcAc))溶于無水こ醇中并在室溫下超聲1(Γ15分鐘得到B溶液。最后將B溶液滴加到強烈攪拌的A溶液中，滴加結束后再攪拌O. 5^1小時得到黃色清亮的溶膠，溶膠內物質摩爾比為Ti (OC4H9) 4:催化劑(Η+) =H2O =AcAc=I: O. 25:6:0. 5，合成TiO2溶膠，溶膠的濃度為O. 4mol/L ；SiO2溶膠的制備將正硅酸こ酷、去離子水、無水こ醇、異丙醇混合，50°C左右水浴攪拌并滴加幾滴鹽酸，繼續(xù)攪拌疒3h得到透明穩(wěn)定的溶膠，溶膠內物質的體積比為正硅酸こ酷去離子水無水こ醇異丙醇=16:4:15:15，鹽酸的量為8滴/50ml ；Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠的制備按照TiOノ(Ti02+Si02)=0· 2,0. 5、0· 8和I. O的比例(總體積為50ml)直接混合溶膠在室溫下攪拌約I個小時，再將一定量的稀土Eu3+，以Eu3+與(Ti02+Si02)的摩爾比為I. 4%加入到上述溶膠中，繼續(xù)攪拌O. 5 I個小時Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠，在室溫下空氣中靜置2Γ48小時；用浸潰提拉鍍膜法在潔凈干燥的玻璃襯底上以r6Cm/min的速度緩慢提拉得到凝膠膜，每ー層薄膜經(jīng)過100°C干燥l(Tl5min、30(TC溫度下預燒15 20min，再冷卻至室溫后重復鍍膜直至所需厚度，然后將制得的凝膠薄膜于500°C空氣中退火4飛小時。美國PE公司的PE LS55熒光分光光度計測試結果顯示樣品在615nm處左右的發(fā)光強度從2. 046arb.unit 到 75. 684arb. unit 可調。實施例2TiO2溶膠的制備以鈦酸正四丁酯為原料，無水こ醇為溶劑，こ酰丙酮為螯合剤，以こ酸為催化劑，將原料溶于溶劑中，室溫下攪拌O. 5 1個小時得到A溶液，然后將こ酸、去離子水、螯合劑(こ酰丙酮(AcAc))溶于無水こ醇中并在室溫下超聲1(Γ15分鐘得到B溶液。最后將B溶液滴加到強烈攪拌的A溶液中，滴加結束后再攪拌O. 5^1小時得到黃色清亮的溶膠，溶膠內物質摩爾比為Ti (OC4H9) 4:催化劑(Η+) =H2O =AcAc=I: O. 25:6:0. 5，合成TiO2溶膠，溶膠的濃度為O. 4mol/L ；SiO2溶膠的制備將正硅酸こ酷、去離子水、無水こ醇、異丙醇混合，50°C左右水浴攪拌并滴加幾滴鹽酸，繼續(xù)攪拌2 3h得到透明穩(wěn)定的溶膠，溶膠內物質的體積比為正硅酸こ酷去離子水無水こ醇異丙醇=16:4:15:15，鹽酸的量為8滴/50ml ； Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠的制備按照TiOノ(Ti02+Si02)=0· 2,0. 5、0· 8和I. O的比例(總體積為50ml)直接混合溶膠在室溫下攪拌約I個小時，再將一定量的稀土Eu3+，以Eu3+與(Ti02+Si02)的摩爾比為I. 4%加入到上述溶膠中，繼續(xù)攪拌O. 5 I個小時Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠，在室溫下空氣中靜置2Γ48小時；用浸潰提拉鍍膜法在潔凈干燥的玻璃襯底上以4cm/min的速度緩慢提拉得到凝膠膜，每ー層薄膜經(jīng)過100°c干燥l(Tl5min、40(TC溫度下預燒15 20min，再冷卻至室溫后重復鍍膜直至所需厚度，然后將制得的凝膠薄膜于500°C空氣中退火4飛小吋。美國PE公司的PE LS55熒光分光光度計測試結果顯示樣品在615nm處左右的發(fā)光強度從I. 58arb.unit 到 72. 924arb. unit 可調。實施例3TiO2溶膠的制備以鈦酸正四丁酯為原料，無水こ醇為溶劑，こ酰丙酮為螯合剤，以こ酸為催化劑，將原料溶于溶劑中，室溫下攪拌O. 5 1個小時得到A溶液，然后將こ酸、去離子水、螯合劑(こ酰丙酮(AcAc))溶于無水こ醇中并在室溫下超聲1(Γ15分鐘得到B溶液。最后將B溶液滴加到強烈攪拌的A溶液中，滴加結束后再攪拌O. 5^1小時得到黃色清亮的溶膠，溶膠內物質摩爾比為Ti (OC4H9) 4:催化劑(Η+) =H2O =AcAc=I: O. 25:6:0. 5，合成TiO2溶膠，溶膠的濃度為O. 4mol/L ；SiO2溶膠的制備將正硅酸こ酷、去離子水、無水こ醇、異丙醇混合，50°C左右水浴攪拌并滴加幾滴鹽酸，繼續(xù)攪拌2 3h得到透明穩(wěn)定的溶膠，溶膠內物質的體積比為正硅酸こ酷去離子水無水こ醇異丙醇=16:4:15:15，鹽酸的量為8滴/50ml ；Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠的制備按照TiOノ(Ti02+Si02)=0· 2,0. 5、0· 8和I. O的比例(總體積為50ml)直接混合溶膠在室溫下攪拌約I個小時，再將一定量的稀土Eu3+，以Eu3+與(Ti02+Si02)的摩爾比為I. 4%加入到上述溶膠中，繼續(xù)攪拌O. 5 I個小時Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠，在室溫下空氣中靜置2Γ48小時；用浸潰提拉鍍膜法在潔凈干燥的玻璃襯底上以r6Cm/min的速度緩慢提拉得到凝膠膜，每ー層薄膜經(jīng)過100°c干燥l(Tl5min、50(TC溫度下預燒15 20min，再冷卻至室溫后重復鍍膜直至所需厚度，然后將制得的凝膠薄膜于500°C空氣中退火4飛小吋。美國PE公司的PE LS55熒光分光光度計測試結果顯示樣品在615nm處左右的發(fā)光強度從7. 76arb.unit 到 120. 556arb. unit 可調。實施例4TiO2溶膠的制備以鈦酸正四丁酯為原料，無水こ醇為溶劑，こ酰丙酮為螯合剤，以こ酸為催化劑，將原料溶于溶劑中，室溫下攪拌O. 5 1個小時得到A溶液，然后將こ酸、去離子水、螯合劑(こ酰丙酮(AcAc))溶于無水こ醇中并在室溫下超聲1(Γ15分鐘得到B溶液。最后將B溶液滴加到強烈攪拌的A溶液中，滴加結束后再攪拌O. 5^1小時得到黃色清亮的溶膠，溶膠內物質摩爾比為Ti (OC4H9) 4:催化劑(Η+) =H2O =AcAc=I: O. 25:6:0. 5，合成TiO2溶膠，溶膠的濃度為O. 4mol/L ；SiO2溶膠的制備將正硅酸こ酷、去離子水、無水こ醇、異丙醇混合，50°C左右水浴 攪拌并滴加幾滴鹽酸，繼續(xù)攪拌疒3h得到透明穩(wěn)定的溶膠，溶膠內物質的體積比為正硅酸こ酷去離子水無水こ醇異丙醇=16:4:15:15，鹽酸的量為8滴/50ml ；Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠的制備按照TiOノ(Ti02+Si02)=0· 2,0. 5、0· 8和I. O的比例(總體積為50ml)直接混合溶膠在室溫下攪拌約I個小時，再將一定量的稀土Eu3+，以Eu3+與(Ti02+Si02)的摩爾比為I. 4%加入到上述溶膠中，繼續(xù)攪拌O. 5 I個小時Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠，在室溫下空氣中靜置2Γ48小時；用浸潰提拉鍍膜法在潔凈干燥的玻璃襯底上以r6Cm/min的速度緩慢提拉得到凝膠膜，每ー層薄膜經(jīng)過100°c干燥l(Tl5min、55(TC溫度下預燒15 20min，再冷卻至室溫后重復鍍膜直至所需厚度，然后將制得的凝膠薄膜于500°C空氣中退火4飛小時。美國PE公司的PE LS55熒光分光光度計測試結果顯示樣品在615nm處左右的發(fā)光強度從3. 589arb.unit 到 159. 812arb. unit 可調。
權利要求
1.ー種調節(jié)氧化物半導體基質中Eu3+發(fā)光強度的方法，其特征在于步驟如下步驟I制備TiO2溶膠和SiO2溶膠制備TiO2溶膠將鈦酸正四丁酯溶于無水こ醇中，在室溫下攪拌O. 5^1個小時得到A溶液，然后將こ酸、去離子水和こ酰丙酮溶于無水こ醇中并在室溫下超聲1(Γ15分鐘得到B溶液；然后在攪拌中將B溶液滴加A溶液中，滴加結束后再攪拌O. 5^1小時得到黃色清亮的TiO2溶膠；所述TiO2溶膠內物質摩爾比為Ti(OC4H9)4:こ酸(Η+) :Η20:こ酰丙酮=1:0. 25:6:0. 5 ;所述 TiO2 溶膠的濃度為 O. 4mol/L ；制備SiO2溶膠將正硅酸こ酷、去離子水、無水こ醇和異丙醇混合，50°C水浴攪拌并滴加鹽酸，繼續(xù)攪拌疒3h得到透明穩(wěn)定的SiO2溶膠；所述SiO2溶膠內物質的體積比為正硅酸こ酯去離子水無水こ醇異丙醇=16:4:15:15 ;所述鹽酸的量為8滴/50ml ；步驟2制備Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠按照TiO2/ (Ti02+Si02) =0. 2 I. O的比例混合兩種TiO2和SiO2溶膠在室溫下攪拌約I個小吋，再將稀土 Eu3+，按照Eu3+/(Ti02+Si02)的摩爾比I. 4%加入到上述溶膠中，繼續(xù)攪拌O. 5^1個小時得到Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠，在室溫下空氣中靜置2Γ48小時；步驟3 :將玻璃襯底烘干后，浸入制得的Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠中，采用垂直提拉鍍膜法以recm/min的速度緩慢提拉得到凝膠膜；將凝膠膜在100°C下干燥，3000C飛50°C下預燒，再冷卻至室溫；步驟4:重復步驟3鍍膜直至所需厚度，然后將制得的凝膠薄膜于空氣中500°C退火4飛小時，得到Eu3+摻雜的復合氧化物半導體薄膜。
2.根據(jù)權利要求I所述調節(jié)氧化物半導體基質中Eu3+發(fā)光強度的方法，其特征在于所述玻璃襯底依次用洗滌劑、稀鹽酸、去離子水、丙酮、こ醇各自先浸泡廣2個小時，然后超聲波清洗1(Γ15分鐘，并將洗好的玻璃襯底放入こ醇中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調節(jié)氧化物半導體基質中Eu3+發(fā)光強度的方法，其特征在于先制備TiO2溶膠和SiO2溶膠，將TiO2溶膠和SiO2溶膠制成混合溶液，再將稀土Eu3+，加入到上述溶膠中，將玻璃襯底烘干后，浸入制得的Eu3+摻雜的復合氧化物半導體溶膠中，采用垂直提拉鍍膜法提拉得到凝膠膜；重復垂直提拉鍍膜法直至所需厚度，得到Eu3+摻雜的復合氧化物半導體薄膜。本發(fā)明通過選擇溶膠體積不同配比調控Eu3+摻雜的氧化物半導體薄膜。通過采用混合兩種溶膠的方法，實現(xiàn)了對Eu3+發(fā)光強度的調節(jié)，為以后實現(xiàn)稀土離子高強度發(fā)光薄膜的氧化物半導體器件的制備提供了一種可能。
文檔編號C09K11/79GK102827606SQ20121031059
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2012年8月28日
發(fā)明者趙小如, 孫慧楠, 史小龍, 關蒙萌 申請人:西北工業(yè)大學