銪鋱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，其公開了一種銪鋱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-x-yO2:xEu2+,yTb3+；其中，HfO2是基質(zhì)，Eu2+和Tb3+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0.01～0.05，y的取值范圍為0.005～0.03。銪鋱摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其電致發(fā)光譜（EL）中，在480nm和580nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰。
【專利說明】銪鋱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，尤其涉及一種銪鋱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(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。
[0003]氧化鉿類發(fā)光材料是作為L(zhǎng)ED熒光粉的熱門研究材料。紫外激發(fā)藍(lán)色熒光粉已經(jīng)可以作為商用的產(chǎn)品，并在不斷的改善研發(fā)中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述問題，本發(fā)明提供一種銪鋱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)明提供的銪鋱摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其化學(xué)通式為:Hf^yO2:xEu2+，yTb3+;其中，HfO2是基質(zhì)，Eu2+和Tb3+是激活光離子，在薄膜中充當(dāng)主要的發(fā)光中心，X的取值0.01~0.05，優(yōu)選0.03，y取值0.005~0.03，優(yōu)選0.01 ；Eu2+激發(fā)580nm附近的黃光輻射, 而Tb3+激發(fā)480nm附近的藍(lán)光輻射。
[0007]本發(fā)明還提供上述銪鋱摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜的制備方法，其利用磁控濺射法來制備，工藝步驟如下:
[0008](I )、陶瓷靶材的制備:分別稱取HfO2, Eu2O3和Tb4O7粉體，均勻混合后，在900~1300°C下燒結(jié)，制得陶瓷靶材，其中，HfO2, Eu2O3和Tb4O7的摩爾比為l-x_y:0.5x:0.25y ；
[0009]優(yōu)選，對(duì)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(duì)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(duì)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，過程中通入流量為10~35SCCm的氬氣工作氣體，工作壓強(qiáng)為0.2~4Pa ;待工藝參數(shù)設(shè)置完成后，進(jìn)行鍍膜處理，得到樣品，隨后將樣品置于0.01Pa真空爐中500~800°C下退火處理I~3h ;隨后在ITO玻璃襯底的ITO層表面制得銪鋱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=HfnyO2 = XEu2+, yTb3+ ;其中，HfO2是基質(zhì)，Eu2+和Tb3+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0.01~0.05，y的取值范圍為0.005~0.03 ;
[0014]優(yōu)選，鍍膜工藝參數(shù)為:基靶間距為60mm，襯底溫度為500°C，過程中通入流量為20sccm的氬氣工作氣體，工作壓強(qiáng)為3Pa，退火溫度為600°C，退火時(shí)間為2h ;以及x的取值為0.03，y的取值為0.01。
[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)光薄膜為銪鋱摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其化學(xué)通式為:Hf^yO2:xEu2+，yTb3+;其中，HfO2是基質(zhì)，Eu2+和Tb3+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0.01~0.05，y的取值范圍為0.005~0.03。
[0016]電致發(fā)光器件的制備工藝如下:
[0017](I )、陶瓷靶材的制備:分別稱取HfO2, Eu2O3和Tb4O7粉體，均勻混合后，在900~1300°C下燒結(jié)，制得陶瓷靶材，其中，HfO2, Eu2O3和Tb4O7的摩爾比為l-x-y:0.5x:0.25y ；
[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(duì)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，過程中通入流量為10~35SCCm的氬氣工作氣體，工作壓強(qiáng)為0.2~4Pa ;待工藝參數(shù)設(shè)置完成后，進(jìn)行鍍膜處理，得到樣品，隨后將樣品置于0.01Pa真空爐中500~800°C下退火處理I~3h ;隨后在ITO玻璃襯底的ITO層表面制得銪鋱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=HfnyO2 = XEu2+, yTb3+ ;其中，HfO2是基質(zhì)，Eu2+和Tb3+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0.01~0.05，y的取值范圍為0.005~0.03 ;
[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?cè)O(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)明采用磁控濺射設(shè)備，制備銪鋱摻雜二氧化鉿發(fā)光薄膜，得到薄膜的電致發(fā)光譜(EL)中，在480nm和580nm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(duì)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, Eu2O3和 Tb4O7粉體，其摩爾數(shù)分別為 0.96mmol,0.015mmol,0.0025mmol,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(duì)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5.0X10_4Pa，氬氣的工作氣體流量為25SCCm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為2.0Pajf底溫度為500°C。得到的樣品在0.01Pa真空爐中退火2h，退火溫度為600°C。得到樣品Hf0 9602:0.03Eu2+，0.01Tb3+ 發(fā)光薄膜。
[0028]圖1為實(shí)施例1制得的二氧化鉿發(fā)光薄膜的EL光譜；得到薄膜的電致發(fā)光譜(EL)中，在480nm和580nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰。
[0029] 實(shí)施例2
[0030]選用HfO2, Eu2O3 和 Tb4O7 粉體，其摩爾數(shù)分別為 0.985mmol,0.005mmol,
0.00125mmol,經(jīng)過均勻混合后,在900°C下燒結(jié)成C>50X2mm的陶瓷祀材,并將祀材裝入真空腔體內(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(duì)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1.0X10_3Pa，氬氣的工作氣體流量為lOsccm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為0.2Pa，襯底溫度為250°C。得到的樣品在0.01Pa真空爐中退火lh，退火溫度為500°C。得到樣品Hf0 985O21.0lEu2+, 0.005Tb3+ 發(fā)光薄膜。
[0031]實(shí)施例3
[0032]選用HfO2, Eu2O3和 Tb4O7粉體，其摩爾數(shù)分別為 0.92mmol,0.025mmol,0.0075mmol,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(duì)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1.0X10_5Pa，氬氣的工作氣體流量為35SCCm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為4.0Pajf底溫度為750°C。得到的樣品在0.01Pa真空爐中退火3h，退火溫度為800°C。得到樣品Hf0 92O21.05Eu2+，0.03Tb3+ 發(fā)光薄膜。
[0033]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480nm和580nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰。
[0034]實(shí)施例4
[0035]選用HfO2, Eu2O3 和 Tb4O7 粉體，其摩爾數(shù)分別為 0.95mmol,0.02mmol,0.0025mmol,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(duì)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55mm。用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽到6.0X10_4Pa，氬氣的工作氣體流量為15SCCm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為3.0Pa，襯底溫度為600V。得到的樣品在0.01Pa真空爐中退火1.5h，退火溫度為700°C。得到樣品Hf0 95O21.04Eu2+，0.01Tb3+ 發(fā)光薄膜。
[0036]實(shí)施例5
[0037]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。
[0038]選用HfO2, Eu2O3 和 Tb4O7 粉體，其摩爾數(shù)分別為 0.96mmol,0.01mmol,0.005mmol,經(jīng)過均勻混合后，在950 V下燒結(jié)成Φ 50 X 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(duì)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3.0X10_4Pa，氬氣的工作氣體流量為20SCCm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為2.0Pa，襯底溫度為650°C。得到的樣品在0.01Pa真空爐中退火2.5h，退火溫度為650°C。得到樣品Hfa9602:0.02Eu2+, 0.02Tb 3+發(fā)光薄膜。然后在將發(fā)光薄膜移入真空蒸鍍?cè)O(shè)備中，在發(fā)光薄膜上面蒸鍍一層Ag，作為陰極。
[0039]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)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(duì)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】
1.一種銪鋱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:Hf^yO2:xEu2+，yTb3+;其中，HfO2是基質(zhì)，Eu2+和Tb3+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0.01~0.05，y的取值范圍為0.005~0.03。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銪鋱摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其特征在于，X的取值為.0.03，y的取值為0.01。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銪鋱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 9602:0.03Eu2+，0.01Tb3+ ；Hf0 98502:0.01Eu2+, 0.005Tb3+ ；Hf0 9202:0.05Eu2+，0.03Tb3+ ；Hf0 9502:0.04Eu2+，0.01Tb3+ ；Hf0 9602:0.02Eu2+，0.02Tb3+。
4.一種銪鋱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:分別稱取HfO2, Eu2O3和Tb4O7粉體，均勻混合后，在900~1300°C下燒結(jié)，制得陶瓷靶材，其中，HfO2, Eu2O3和Tb4O7的摩爾比為l-x-y:0.5x:0.25y ； 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(duì)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，過程中通入流量為10~35SCCm的氬氣工作氣體，工作壓強(qiáng)為0.2~4Pa ;待工藝參數(shù)設(shè)置完成后，進(jìn)行鍍膜處理，得到樣品，隨后將樣品置于0.01Pa真空爐中500~800°C下退火處理I~3h ;隨后在ITO玻璃襯底的ITO層表面制得銪鋱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:Hf^yO2:xEu2+，yTb3+;其中，HfO2是基質(zhì)，Eu2+和Tb3+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0.01~0.05，y的取值范圍為0.005~0.03。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銪鋱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所述的銪鋱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所述的銪鋱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所述的銪鋱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，過程中通入流量為20sCCm的氬氣工作氣體，工作壓強(qiáng)為3Pa，退火溫度為600°C，退火時(shí)間為2h。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銪鋱摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，X的取值為0.03，y的取值 為0.01。
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)光薄膜為銪鋱摻雜二氧化鉿基的發(fā)光薄膜，其化學(xué)通式為=Hf1IyO2 = XEu2+, yTb3+ ；其中，HfO2是基質(zhì)，Eu2+和Tb3+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.0.01~0.05，y的取值范圍為0.005~0.03。
【文檔編號(hào)】H05B33/14GK104178153SQ201310196683
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)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(qǐng)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