一種鈧鈦酸鹽發(fā)光材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無機發(fā)光材料領域，尤其涉及一種鈧鈦酸鹽發(fā)光薄膜及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]與傳統(tǒng)的發(fā)光粉制作的顯示屏相比，發(fā)光薄膜在對比度、分辨率、熱傳導、均勻性、與基底的附著性、釋氣速率等方面都顯示出較強的優(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)及場發(fā)射顯示(FEDs)等平板顯示領域中有著廣闊的應用前景。
[0003]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、反應快、視角大、適用溫度寬、工序簡單等優(yōu)點，已引起了廣泛的關注，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，鈧鈦酸鹽發(fā)光薄膜仍未見報道。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，本發(fā)明提供的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料優(yōu)選為鈧鈦酸鹽發(fā)光薄膜，本發(fā)明還提供了該鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的制備方法和應用。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，結構式為R2Sc2Ti3012:xMn4+,其中，R為Al，Ga, In或Tl，x的取值范圍為0.01?0.05。
[0006]所述鈧鈦酸鹽中，以R2Sc2Ti3O12S基質，Mn4+為激活元素，R2Sc2Ti3O12基質具有較高的熱學和力學穩(wěn)定性，以及良好的光學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，從而在光電能量轉換的過程中產生較少無輻射躍遷，因此，其作為光電轉換材料，耗電少，光能轉換率高。對于摻雜離子，過渡金屬離子Mn4+具有豐富的能級和窄的發(fā)射譜線，與基質結合可形成不同的發(fā)光峰，在該體系中，材料的650nm發(fā)光是來自基質材料的SP3雜化軌道電子到Mn4+的3d5電子的能量傳遞，輻射出的紅光發(fā)光峰。
[0007]優(yōu)選地，所述X的取值為0.03。
[0008]優(yōu)選地，所述鈧鈦酸鹽發(fā)光材料為發(fā)光薄膜。發(fā)光薄膜的厚度可根據實際需要制備。優(yōu)選地，所述發(fā)光薄膜的厚度為50?350nm。
[0009]更優(yōu)選地，所述發(fā)光薄膜的厚度為160nm。
[0010]本發(fā)明制備了錳摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料R2Sc2Ti3O12:xMn4+，以R2Sc2Ti3O12為基質，Mn4+為激活元素，在材料中充當主要的發(fā)光中心。本發(fā)明提供的錳摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料R2Sc2Ti3O12 = XMn4+在520nm位置附近有很強的綠光發(fā)光峰。
[0011]第二方面，本發(fā)明提供了一種鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0012]根據R2Sc2Ti3O12: XMn4+各元素的化學計量比提供或制備陶瓷靶材，其中，R為Al, Ga, In或Tl，X的取值范圍為0.01?0.05 ;
[0013]將襯底和所述陶瓷靶材置于磁控濺射設備的真空鍍膜室中，設置真空度為Ι.ΟΧΙΟ—3?1.0X10_5Pa，襯底溫度為250?750°C，所述襯底和陶瓷靶材之間的距離為45?95mm,通入10?35sccm IS氣，于0.2?4Pa的壓力下,采用磁控派射的方法在所述襯底上沉積得到鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，其中，磁控濺射的功率為30?200W ；
[0014]所述鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的結構式為R2Sc2Ti3012:xMn4+，其中，R為Al，Ga，In或Tl，x的取值范圍為0.01?0.05。
[0015]本發(fā)明采用磁控濺射的方法制備鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，先提供或制備陶瓷靶材，再進行磁控濺射沉積得到發(fā)光材料。
[0016]優(yōu)選地，所述提供或制備陶瓷靶材的步驟包括:
[0017]按1:1: 3: X的摩爾比分別稱取R2O3, Sc2O3, T12, MnO2粉體，其中，R為Al, Ga, In或Tl，X的取值范圍為0.01?0.05 ;
[0018]將上述稱取的粉體混合均勻后置入煅燒裝置中，于900?1300°C下煅燒0.5?3小時，獲得塊狀陶瓷靶材。
[0019]進一步優(yōu)選地，將所述粉體混合均勻后置入煅燒裝置中進行煅燒的過程中，所述煅燒溫度為1250°C，煅燒時間為1.5。
[0020]優(yōu)選地，所述獲得的塊狀陶瓷靶材的大小為Φ50X2mm。
[0021]優(yōu)選地，所述X的取值為0.03。
[0022]優(yōu)選地，所述磁控濺射設備的真空鍍膜室的真空度為5.0X 10_4Pa。
[0023]優(yōu)選地，所述襯底為玻璃。
[0024]優(yōu)選地，所述襯底的溫度為500°C。
[0025]優(yōu)選地，所述襯底和陶瓷靶材之間的距離為60mm。
[0026]優(yōu)選地，所述在襯底上沉積得到所述鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的過程中，真空鍍膜室內的壓力為2Pa。
[0027]優(yōu)選地,所述磁控濺射的功率為120W。
[0028]優(yōu)選地，所述沉積的時間為10?30min。
[0029]優(yōu)選地,所述気氣的流量為25sccm。
[0030]上述制備的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料為發(fā)光薄膜。發(fā)光薄膜可根據實際需要制備不同的厚度。優(yōu)選地，所述發(fā)光薄膜的厚度為50?350nm。
[0031]更優(yōu)選地,所述發(fā)光薄膜的厚度為160nm。
[0032]優(yōu)選地，所述在襯底上沉積得到鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的過程中，包括對所得鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的退火處理，所述退火處理的方式為:在襯底上沉積鈧鈦酸鹽發(fā)光材料后，調整真空鍍膜室內的壓強為0.001?0.1Pa，在氬氣氣氛下，500?800°C下退火處理I?3小時。
[0033]優(yōu)選地，退火溫度為600°C。優(yōu)選地，退火時間為2小時。
[0034]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、陽極、發(fā)光層和陰極，所述發(fā)光層的材質為鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，所述鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的結構式為R2Sc2Ti3O12:xMn4+，其中，R為Al, Ga, In或Tl，x的取值范圍為0.01?0.05。
[0035]優(yōu)選地，所述X的取值為0.03。
[0036]優(yōu)選地，所述襯底為玻璃。優(yōu)選地，所述陽極為ITO薄膜。優(yōu)選地，所述陰極的材質為銀。
[0037]所述鈧鈦酸鹽發(fā)光材料為發(fā)光薄膜。發(fā)光薄膜的厚度可根據實際需要制備。優(yōu)選地，所述發(fā)光薄膜的厚度為50?350nm。
[0038]更優(yōu)選地，所述發(fā)光薄膜的厚度為160nm。
[0039]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:
[0040]根據R2Sc2Ti3O12: XMn4+各元素的化學計量比提供或制備陶瓷靶材，其中，R為Al, Ga, In或Tl，X的取值范圍為0.01?0.05 ;
[0041]將襯底和所述陶瓷靶材置于磁控濺射設備的真空鍍膜室中，設置真空度為Ι.ΟΧΙΟ—3?1.0X10_5Pa，襯底溫度為250?750°C，所述襯底和陶瓷靶材之間的距離為45?95mm,通入10?35sccm IS氣，于0.2?4Pa的壓力下,采用磁控派射的方法在所述襯底上沉積得到鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，其中，磁控濺射的功率為30?200W ；
[0042]所述鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的結構式為R2Sc2Ti3012:xMn4+，其中，R為Al，Ga, In或Tl，x的取值范圍為0.01?0.05 ；
[0043]再在所述鈧鈦酸鹽發(fā)光材料上蒸鍍陰極，得到薄膜電致發(fā)光器件。
[0044]優(yōu)選地，所述提供或制備陶瓷靶材的步驟包括:
[0045]按I: I: 3: X的摩爾比分別稱取R2O3, Sc2O3, T12, MnO2粉體，其中，R為Al, Ga, In或Tl，X的取值范圍為0.01?0.05 ;
[0046]將上述稱取的粉體混合均勻后置入煅燒裝置中，于900?1300°C下煅燒0.5?3小時，獲得塊狀陶瓷靶材。
[0047]進一步優(yōu)選地，將所述粉體混合均勻后置入煅燒裝置中進行煅燒的過程中，所述煅燒溫度為1250°C，煅燒時間為1.5h。
[0048]優(yōu)選地，所述獲得的塊狀陶瓷靶材的大小為Φ50X2mm。
[0049]優(yōu)選地，所述X的取值為0.03。
[0050]優(yōu)選地，所述磁控濺射設備的真空鍍膜室的真空度為5.0X 10_4Pa。
[0051]優(yōu)選地，所述襯底為玻璃。
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