一種鈧鈦酸鹽發(fā)光材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)發(fā)光材料領(lǐng)域，尤其涉及一種筑鐵酸鹽發(fā)光材料及其制備方法和 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[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(duì)比度、分辨率、熱傳導(dǎo)、均勻性、 與基底的附著性、釋氣速率等方面都顯示出較強(qiáng)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(chǎng)發(fā)射顯示（陽(yáng)Ds)等平板顯示領(lǐng)域中 有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 薄膜電致發(fā)光顯示器（T陽(yáng)LD)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(kāi)發(fā)多波段發(fā)光的材料，是該課題的發(fā)展方向。然而，筑鐵酸鹽發(fā)光材料仍未見(jiàn) 報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種筑鐵酸鹽發(fā)光材料，本發(fā)明提供的筑鐵酸 鹽發(fā)光材料優(yōu)選為筑鐵酸鹽發(fā)光薄膜，本發(fā)明還提供了該筑鐵酸鹽發(fā)光材料的制備方法和 應(yīng)用。
[0005] 第一方面，本發(fā)明提供了一種筑鐵酸鹽發(fā)光材料，所述筑鐵酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu) 式為RaScaTisOia ;x訊3+，7化3+，其中，R為A1，Ga，In或Tl，x的取值范圍為0. 01~0. 05，y的 取值范圍為0.005~0.03。
[0006] 所述筑鐵酸鹽發(fā)光材料，R2SC2Ti3〇i2為基質(zhì)，sb3+和化為激活元素，R2SC2Ti3〇i2基 質(zhì)材料的禁帶寬度為3. 3eV，禁帶寬，可W有效的防止高場(chǎng)離化和弛豫；還具有較高的熱學(xué) 和力學(xué)穩(wěn)定性，W及良好的光學(xué)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(chǎng)； 此外，RsScsTisO?；|(zhì)材料具有很高的場(chǎng)輸運(yùn)性能，可W將吸收的能量傳遞給發(fā)光中也，使 其發(fā)光。
[0007] 訊和化慘雜進(jìn)入基質(zhì)材料中Sc3+的晶格位置，構(gòu)成發(fā)光中也；訊是典型的可 能具有高亮度寬帶發(fā)射的s2構(gòu)型發(fā)光離子；化3+的發(fā)射光譜由藍(lán)光發(fā)射和綠光發(fā)射兩部分 組成，基質(zhì)吸收激發(fā)能后，將能量有效的傳遞給化3+，使化從基態(tài)躍遷到相應(yīng)的激發(fā)態(tài)，然 后化又通過(guò)與周?chē)Ц褡饔?，快速弛豫到而能?jí)，可發(fā)生聽(tīng)一中j.福射躍遷（即藍(lán)光發(fā) 射)，490nm的譜峰對(duì)應(yīng) 5〇3 -中3 ;此外，在體系中通過(guò)化化之間的交叉弛豫或高能多聲 子過(guò)程弛豫化也可W到達(dá)5〇4激發(fā)態(tài)，然后發(fā)生 5〇4 -中j.的福射躍遷巧P綠光發(fā)射)，580皿 的譜峰對(duì)應(yīng)于5〇4 -中4躍遷；另一方面，Sb3+與化3+之間存在著較大的光譜重疊，化3+藍(lán)光 區(qū)域的激發(fā)峰包含在訊的發(fā)射峰內(nèi)，該一現(xiàn)象為將能量由訊傳遞給化提供了可能。 [000引優(yōu)選地，所述筑鐵酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式中X的取值為0. 03, y的取值為0. 01。
[0009] 第二方面，本發(fā)明提供了一種筑鐵酸鹽發(fā)光材料的制備方法，包括W下步驟：
[0010] (1)制備組成為R203 ? Sc2〇3 ? 3Ti〇2 ? X訊〇2 ? y/4Tb4〇7的陶瓷祀材，其中，R為 A1，Ga，In或T1，X的取值范圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03 ;
[0011] (2)將襯底和所述陶瓷祀材置于脈沖激光沉積設(shè)備的真空鍛膜室中，在襯底上沉 積得到發(fā)光材料前體；
[0012] (3)將所述發(fā)光材料前體進(jìn)行退火處理，得到筑鐵酸鹽發(fā)光材料，所述筑鐵酸鹽 發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為R2Sc2Ti3〇i2 ;X訊3+，^b3+，其中，R為Al，Ga，In或T1，X的取值范圍為 0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03。
[001引步驟（1)中所述陶瓷祀材的組成為R2化? Sc203 ? 3Ti化? X訊化? y/4化407,組成表 達(dá)式借鑒了娃酸鹽玻璃W及水泥行業(yè)關(guān)于組成的氧化物表達(dá)法，其具體含義為：所述陶瓷 祀材中含有R203- SC203 - Ti02-訊化一化407該五種氧化物構(gòu)成的復(fù)雜的鐵酸鹽和筑鐵酸 鹽；所述陶瓷祀材中可能還含有氧化物R203, SC203, Ti02,訊02,化407中的一種或多種；所述 陶瓷祀材的材質(zhì)為鐵酸鹽、筑鐵酸鹽W及氧化物組成的混合物，混合物的組成滿足表達(dá)式 尺203 ? SC203 ? 3Ti02 ? X訊02 ? 7/4化407中元素的配比要求。
[0014] 優(yōu)選地，步驟（1)中制備所述陶瓷祀材的步驟包括；稱(chēng)取R2化，Sc2〇3, Ti化，訊化和 化4〇7粉體均勻混合得到混合物，所述混合物在9〇(TC~130(TC下燒結(jié)形成陶瓷祀材；所述 混合物中R203, Sc2〇3, Ti〇2,訊〇2和化4〇7的摩爾比為1 :1 :3 ;X巧/4,其中，R為A1，Ga，In或 T1，X的取值范圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03。
[00巧]優(yōu)選地，所述混合物中R203, Sc2〇3, Ti〇2,訊〇2和化4〇7的摩爾比為1 :1 :3 ;〇. 03 : 0. 0025,其中，R為A1，Ga，In或T1 ;所述燒結(jié)工藝采用的燒結(jié)溫度為125(TC。
[0016] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述陶瓷祀材的制備方法還可W為：采用液相法制備符合祀 材組成配比的共慘雜粉體，所述粉體中可W含有可經(jīng)鍛燒去除的雜質(zhì)元素，然后燒結(jié)得到 所述陶瓷祀材。
[0017] 優(yōu)選地，步驟（1)中得到的陶瓷祀材的尺寸為O50X2mm，致密度為98%。
[0018] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述襯底為鋼錫氧化物玻璃（IT0)、慘氣氧化錫玻璃（FT0)、慘 鉛的氧化鋒（AZ0)玻璃或慘鋼的氧化鋒（IZ0)玻璃，更優(yōu)選為IT0玻璃。
[0019] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述激光脈沖沉積過(guò)程的工藝參數(shù)為；基祀間距為45mm~ 95mm，真空度為1. 0X 1〇-3~1. 0X 10-中a,襯底溫度為25(TC~75(TC，脈沖激光的頻率為 5化~15化，脈沖激光的能量為80mJ~300mJ，W氧氣為輔助氣體，氧氣流量為lOsccm~ 40sccm,氧壓為0. 5化~5Pa〇
[0020] 更優(yōu)選地，所述基祀間距為60mm。
[0021] 更優(yōu)選地，所述襯底溫度為50(TC。
[0022] 更優(yōu)選地，所述真空度為5. 0 X 1〇-中a。
[0023] 更優(yōu)選地，所述脈沖激光的頻率為10化。
[0024] 更優(yōu)選地，所述脈沖激光的能量為150mJ。
[00巧]更優(yōu)選地，所述氧氣流量為20sccm，所述氧壓為3Pa〇
[0026] 優(yōu)選地，步驟（3)中所述退火處理的方式為；在襯底上沉積發(fā)光材料前體后，調(diào)整 真空鍛膜室內(nèi)的真空度為0.0 OlPa~0.1 Pa，在50(TC~80(TC下退火處理1~3小時(shí)，其 中，退火氣氛為氧氣。
[0027] 更優(yōu)選地，所述真空度為0.0 lPa，退火溫度為60(TC，退火時(shí)間為化。
[002引優(yōu)選地，步驟（3)中所述發(fā)光材料為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80nm~ 300nm。
[0029] 所述筑鐵酸鹽發(fā)光材料采用脈沖激光沉積制備，具有良好的保成分性，可制備和 祀材成分一致的多元化合物薄膜；而且沉積速率高，試驗(yàn)周期短，襯底溫度要求低，制備的 薄膜均勻；另一方面，工藝參數(shù)可任意調(diào)節(jié)，對(duì)祀材的種類(lèi)沒(méi)有限制，使用范圍廣，可W大規(guī) 模生產(chǎn)，自動(dòng)化程度高。
[0030] 第H方面，本發(fā)明提供了一種薄膜電致發(fā)光器件，包括依次層疊設(shè)置的襯底、陽(yáng) 極、發(fā)光層和陰極，所述發(fā)光層的材質(zhì)為筑鐵酸鹽發(fā)光材料，所述筑鐵酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu) 式為RaScaTisOia ;x訊3+，7化3+，其中，R為Al，Ga，In或Tl，x的取值范圍為0. 01~0. 05，y的 取值范圍為0.005~0.03。
[0031] 優(yōu)選地，所述筑鐵酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式中X的取值為0. 03, y的取值為0. 01。
[0032] 優(yōu)選地，所述發(fā)光層為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光層的厚度為80nm~300nm。
[0033] 優(yōu)選地，所述陰極為銀（Ag)。
[0034] 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W下步驟：
[0035] ( 1)提供具有陽(yáng)極的襯底；
[0036] (2)在所述陽(yáng)極表面通過(guò)脈沖激光沉積的方式制備發(fā)光層，所述發(fā)光層的材質(zhì)為 筑鐵酸鹽發(fā)光材料，所述筑鐵酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為R2Sc2Ti3〇i2 :x訊3+，yTb3+，其中，R為 A1，Ga，In或T1，X的取值范圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03 ;
[0037] (3)在所述發(fā)光層的表面蒸鍛陰極，得到所述薄膜電致發(fā)光器件。
[0038] 優(yōu)選地，所述筑鐵酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式中X的取值為0. 03, y的取值為0. 01。
[0039] 優(yōu)選地，所述發(fā)光層為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光層的厚度為80nm~300nm。
[0040] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述發(fā)光層的制備包括W下步驟：
[0041] (a)制備組成為R203 ? Sc2〇3 ? 3Ti〇2 ? X訊〇2 ? y/4Tb4〇7的陶瓷祀材，其中，R為 A1，Ga，In或T1，X的取值范圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03 ;
[0042] (b)將襯底和所述陶瓷祀材置于脈沖激光沉積設(shè)備的真空鍛膜室中，在襯底上沉 積得到發(fā)光材料前體；
[0043] (C)將所述發(fā)光材料前體進(jìn)行退火處理，得到筑鐵酸鹽發(fā)光材料，所述筑鐵酸鹽 發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為R2Sc2Ti3〇i2 ;x訊3+，^b3+，其中，R為Al，Ga，In或T1，X的取值范圍為 0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03。
[0044] 優(yōu)選地，步驟（a)中制備所述陶瓷祀材的步驟包