專(zhuān)利名稱(chēng)：氧化物發(fā)光薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)光薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光薄膜是一種重要的功能材料，在陰極射線管、電致發(fā)光及場(chǎng)發(fā)射顯示器件中起十分重要的作用。同傳統(tǒng)的由發(fā)光粉制成的顯示屏相比，發(fā)光薄膜在對(duì)比度、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。因此制備性能良好的發(fā)光薄膜有著十分重大的意義?，F(xiàn)有發(fā)光薄膜的制備方法包括激光誘導(dǎo)沉積(PLD)和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)等。這些方法除了其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)之外，都存在工藝比較復(fù)雜、設(shè)備比較昂貴等局限性。例如，美國(guó)的S.L.Jones等人在Appl.Phys.Lett.，1997，Vol.71，No.3，P404上發(fā)表一篇有關(guān)采用脈沖激光誘導(dǎo)法在單晶硅片上沉積Y2O3Eu發(fā)光薄膜的文章，該文中除所用KrF激光設(shè)備比較昂貴以外，工藝也比較復(fù)雜，其過(guò)程是先把市售的Y2O3Eu發(fā)光粉與10wt％的Ag2O混合并壓成直徑為1英寸的薄片，將薄片在1400℃燒結(jié)48h制成靶材，用248nm的激光轟擊靶材使之揮發(fā)然后沉積在800℃的單晶硅片上成膜，薄膜最后還需在1300℃退火不同時(shí)間。MOCVD制膜過(guò)程中主要使用價(jià)格昂貴而且有毒的金屬有機(jī)化合物為起始原料，而且其設(shè)備更加昂貴。G.A.Hirata等人用MOCVD法制備了(Y0.92Eu0.08)2O3發(fā)光薄膜，祥見(jiàn)J.Appl.Phys.，2001，Vol.90，No.8，P3919。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種發(fā)光薄膜；另一目的是提供一種制備發(fā)光薄膜的方法。本發(fā)明選擇價(jià)格低廉且無(wú)毒的金屬氧化物為主要原料，選擇聚乙二醇為防止金屬離子的團(tuán)聚的表面活性劑，選擇檸檬酸為金屬離子的絡(luò)合劑，同時(shí)利用檸檬酸、聚乙二醇的量來(lái)調(diào)節(jié)鍍膜溶液的粘度，使薄膜的厚度控制在理想的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明制備的發(fā)光薄膜其化學(xué)表達(dá)式為R2(1-x)O3A2x其中0＜x≤0.05；R＝Y(jié)，La，Gd，Lu，Ga，In；A＝Eu，Sm，Tm，Tb，Dy，Er。
本發(fā)明所使用的原料選用純度為99.99％的Eu2O3，Sm2O3，Tb4O7，Dy2O3，Er2O3，Y2O3，Tm2O3，La2O3，Gd2O3，Lu2O3，Ga2O3，In2O3，溶劑為水和乙醇，HNO3或HCl用于溶解氧化物原料，絡(luò)合劑為分析純的檸檬酸，表面活性劑為聚乙二醇，分子量＝10000。
制備過(guò)程是在室溫或加熱的條件下，按化學(xué)計(jì)量將上述一種或兩種氧化物原料用硝酸或鹽酸溶解，加入含有檸檬酸的水和乙醇的混合溶液H2O/C2H5OH體積比為1∶9，保持檸檬酸與金屬陽(yáng)離子的摩爾比為2∶1，再加入聚乙二醇2-6g，選擇石英片或單晶硅片為基底，采用浸漬的方法鍍膜；將得到的薄膜放于100-120℃烘箱中干燥2小時(shí)，然后放于程序升溫爐中以60-70℃/h的升溫速度升溫至500℃并保留2-3小時(shí)，再以100-300℃/h的升溫速度燒結(jié)至溫度900-1000℃，或最終在體積比5H2％+95N2％的還原氣氛下于900-1000℃燒結(jié)4小時(shí)形成發(fā)光薄膜。
本發(fā)明制備的發(fā)光薄膜表面均勻、致密無(wú)開(kāi)裂，薄膜粒子大小均勻在10-50nm，而且厚度可控在100-300nm。工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、原料易得、成本低且無(wú)毒。
具體實(shí)施例方式
如下實(shí)施例1Y1.96O3Eu0.04發(fā)光薄膜室溫下，將0.98mmol Y2O3和0.02mmol的摻雜離子的氧化物Eu2O3用2ml濃HNO3和2ml去離子水加熱溶解，冷卻后將兩種溶液混合，加入30ml體積比為9∶1乙醇和水的混合溶液，在攪拌的條件下加入1.68g檸檬酸和2g聚乙二醇，攪拌1h后，在清洗干凈的石英玻璃襯底上用浸漬法鍍膜，提拉速度為0.2cm/s。將薄膜在100℃干燥2h，然后放于程序升溫爐中以60℃/h的升溫速度加熱到500℃并保留2小時(shí)，再以100℃/h的升溫速度燒結(jié)至900℃并保留4h。所得透明薄膜表面均勻、致密無(wú)開(kāi)裂，單層膜厚度為100nm，粒子平均粒徑10nm。紫外光照射下，薄膜發(fā)紅光。
實(shí)施例2Gd1.98O3Dy0.02發(fā)光薄膜室溫下，將0.99mmolGd2O3和0.01mmol Dy2O3混合物用2ml濃HNO3和2ml去離子水加熱溶解，加入30ml體積比為9∶1乙醇和水的混合溶液，在攪拌的條件下加入1.68g檸檬酸和3g聚乙二醇攪拌1h后，在清洗干凈的單晶硅片襯底上用浸漬法鍍膜，提拉速度為0.2cm/s。將薄膜在110℃干燥2h，然后放于程序升溫爐中以70℃/h的升溫速度加熱到500℃并保留3小時(shí)，再以200℃/h的升溫速度燒結(jié)至950℃并保留4h。薄膜的表面均勻致密無(wú)開(kāi)裂，單層膜厚度為150nm，粒子平均粒徑15nm。紫外光照射下，薄膜發(fā)黃光。
實(shí)施例3Lu1.98O3Sm0.02發(fā)光薄膜室溫下，將0.99mmolLu2O3和0.01mmol Sm2O3混合物用2ml濃HNO3和2ml去離子水加熱溶解，加入30ml體積比為9∶1乙醇和水的混合溶液，在攪拌的條件下加入1.68檸檬酸、4g聚乙二醇，攪拌1h后，在清洗干凈的石英片襯底上用浸漬法鍍膜，提拉速度為0.2cm/s。將薄膜在120℃干燥2h，然后放于程序升溫爐中以65℃/h的升溫速度加熱到500℃并保留3小時(shí)，再以300℃/h的升溫速度燒結(jié)至1000℃并保留4h。。薄膜的表面均勻致密無(wú)開(kāi)裂，單層膜厚度為160nm，粒子平均粒徑20nm。紫外光照射下，薄膜發(fā)橙紅光。
實(shí)施例4La1.96O3Er0.04發(fā)光薄膜室溫下，將0.98mmolLa2O3和0.02mmol Er2O3混合物用2mlHNO3和2ml去離子水加熱溶解，冷卻后加入30ml體積比為9∶1乙醇和水的混合溶液，在攪拌的條件下加入1.68g檸檬酸、5g聚乙二醇，過(guò)程同實(shí)施例1。薄膜的表面均勻致密無(wú)開(kāi)裂，單層膜厚度為200nm，粒子平均粒徑30nm。紫外光照射下，薄膜發(fā)綠光。
實(shí)施例5Ga1.98O3Tm0.02發(fā)光薄膜室溫下，將0.99mmolGa2O3和0.01mmol Tm2O3用2ml濃HCl和2ml去離子水加熱溶解，冷卻后加入30ml體積比為9∶1乙醇和水的混合溶液，在攪拌的條件下加入1.68g檸檬酸、6g聚乙二醇，過(guò)程同實(shí)施例2。薄膜的表面均勻致密無(wú)開(kāi)裂，單層膜厚度為230nm，粒子平均粒徑50nm。紫外光照射下，薄膜發(fā)藍(lán)光。
實(shí)施例6In1.90O3Tb0.10發(fā)光薄膜室溫下，將0.95mmolIn2O3和0.025mmolTb4O7用2ml濃HNO3和2ml去離子水加熱溶解，冷卻后加入30ml體積比為9∶1乙醇和水的混合溶液，在攪拌的條件下加入1.68g檸檬酸、5g聚乙二醇，過(guò)程同實(shí)施例4，最終在5H2％+95N2％(體積比)還原氣氛下于1000℃燒結(jié)4小時(shí)。薄膜的表面均勻致密無(wú)開(kāi)裂，單層膜厚度為200nm，粒子平均粒徑30nm。紫外光照射下，薄膜發(fā)綠光。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光薄膜，其特征在于化學(xué)表達(dá)式為R2(1-x)O3A2x其中0＜x≤0.05；R＝Y(jié)，La，Gd，Lu，Ga，In；A＝Eu，Sm，Tm，Tb，Dy，Er。
2.一種發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于選用純度為99.99％的Eu2O3，Sm2O3，Dy2O3，Er2O3，Y2O3，Tm2O3，La2O3，Gd2O3，Lu2O3，Tb4O7，Ga2O3，In2O3其中的一種或兩種氧化物為起始原料；溶劑為水和乙醇；HNO3或HCl用于溶解氧化物原料；絡(luò)合劑為分析純的檸檬酸；表面活性劑為聚乙二醇，分子量＝10000；制備過(guò)程按化學(xué)計(jì)量將一種或兩種氧化物原料用硝酸或鹽酸溶解，加入含有檸檬酸的水和乙醇的混合溶液H2O/C2H5OH體積比為1∶9，保持檸檬酸與金屬陽(yáng)離子的摩爾比為2∶1，再加入聚乙二醇2-6g，攪拌使溶液混合均勻，選擇石英片或單晶硅片為基底，采用浸漬的方法鍍膜；將得到的薄膜放于100-120℃烘箱中干燥2小時(shí)，然后放于程序升溫爐中以60-70℃/h的升溫速度升溫至500℃并保留3小時(shí)，再以100-300℃/h的升溫速度燒結(jié)至溫度900-1000℃，或最終在體積比5H2％+95N2％的還原氣氛下于900-1000℃燒結(jié)4小時(shí)形成發(fā)光薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于薄膜的厚度和粒子的大小通過(guò)加入檸檬酸和聚乙二醇的量來(lái)調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明屬于發(fā)光薄膜的制備方法。該發(fā)光薄膜的化學(xué)表達(dá)式為:R
文檔編號(hào)G02B1/10GK1374365SQ02116450
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2002年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者林君, 逄茂林, 于敏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所