專利名稱：一種短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藍(lán)光發(fā)光材料，具體說，是涉及一種短波紫外激發(fā) 的藍(lán)光發(fā)光材料及其制備和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來隨著各種功能材料的廣泛應(yīng)用，對材料發(fā)光性質(zhì)的研究不斷深入，
同時也由于三基色光發(fā)光器件(LED)、激光二極管(LD)、真空熒光顯示器(VFD) 以及最近新發(fā)展最有潛力的場發(fā)射平板顯示器(FED)等巨大市場需求，促進了 人們對III-V族和II-VI族半導(dǎo)體材料的研究。
氧化鋅是重要的半導(dǎo)體材料，在大氣中不容易被氧化，具有很高的化學(xué)和 熱穩(wěn)定性，激子束縛能大，室溫下不易被熱激發(fā)，容易實現(xiàn)受激發(fā)射，允許激 子高溫下復(fù)合，是制作與激子相關(guān)的光學(xué)器件中最有希望的材料，也是少數(shù)幾 種易于實現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)的氧化物半導(dǎo)體之一，可用作光電池、陶瓷、壓敏、 傳感器、催化劑、發(fā)光材料等。另外，氧化鋅是一種具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的六方晶 體，根據(jù)能帶結(jié)構(gòu)，氧化鋅晶體內(nèi)部的晶格缺陷或摻雜的雜質(zhì)對它的電學(xué)和光 學(xué)性質(zhì)會產(chǎn)生巨大的影響。研究發(fā)現(xiàn)氧化鋅晶體內(nèi)的晶格缺陷例如氧缺陷、 鋅缺陷、鋅間隙、氧反替位等等可以導(dǎo)致400 730nm的可見發(fā)射。
近年來，在氧化鋅中摻雜主族元素制備發(fā)光材料的研究引起了科學(xué)界的高 度重視。研究發(fā)現(xiàn)由于錦、鋅元素的電負(fù)性、原子半徑等相差不大，鈣很有 可能摻雜進入氧化鋅的晶格當(dāng)中造成缺陷引起氧化鋅體系的光電性質(zhì)發(fā)生明 顯的改變；但是，鈣的穩(wěn)定性與生長溫度之間存在明顯的差異，在氧化鋅的制 備過程中，鈣的摻雜是很困難的。如何使用簡單制備方法使鈣能有效摻雜進入 氧化鋅的晶格，得到短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料是目前科學(xué)界亟需解決的一 個難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要解決上述亟需解決的難題，提供一種短波紫外激發(fā)的
藍(lán)光發(fā)光材料一ZnO:xCa，yCl及其一種工藝簡單、成本低廉的制備方法和其應(yīng) 用范圍。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)
一種短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料，其組成由以下通式表示 ZnO:xCa,yCl，其中0.01^x^0.1; 0.005 <yS 0.01。
上述x值由氯化鈣與鋅源的摩爾比決定，y值由EDX測定得到，測試條 件為電壓20kV，放大倍數(shù)200，釆集時間3分鐘。
上述短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料一ZnO:xCa，yCl的制備方法包括以下步
1) 稱取鋅源及氯化鉤原料，鋅源與氯化鉤的摩爾比為l:x, 0.01^x^0.1;
2) 將上述原料在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；
3) 將上述前驅(qū)物置馬弗爐于950 105(TC下燒結(jié)1~2小時；
4) 研磨5 10分鐘，即得目標(biāo)產(chǎn)物。
上述鋅源為固體，在空氣中穩(wěn)定，不易吸潮且在高溫下易于轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的 氧化物，例如所述鋅源可以為硫化鋅、氧化鋅或醋酸鋅。其中，鋅源以含硫 原子或單質(zhì)硫最好，因為含硫的鋅源經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)很容易轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸\，在此 過程中容易實現(xiàn)鈣離子的摻雜。
因為性能測試結(jié)果表明，本發(fā)明的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料在250 270 nm的短波紫外區(qū)有很強的吸收，在350 ~ 550 nm有很強的發(fā)射，所以所 述發(fā)光材料可用于藍(lán)色燈用熒光粉、陰極射線管(CRT)、真空熒光顯示華(VFD) 等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
1) 實現(xiàn)了鉤有效摻雜進入氧化鋅的晶格，得到以氧化鋅作為基質(zhì)、摻雜 的鈣所造成的晶格缺陷為發(fā)光中心的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料。
2) 制備工藝簡單易搡作，原料價廉易得，適合工業(yè)化生產(chǎn)，反應(yīng)過程基 本沒有工業(yè)三廢，屬于綠色環(huán)保、低能耗、高效益產(chǎn)業(yè)。


圖1為本發(fā)明的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料一ZnO:xCa,yCl的XRD圖； 圖2為本發(fā)明的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料一ZnO:xCa,yCl的熒光光譜圖。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的 內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護范圍 實施例1
稱取0.02 mol ZnS和0.002 mol CaCl2 (鋅源與氯化鉀的摩爾比為1:0.1); 在通風(fēng)櫥中研磨30~40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950- 1050 t:下燒結(jié)l 2小時；研磨5-10分鐘，即得一種短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xCa，yCl， x-O.l, "0.005。
所得樣品的y值由EDX測定得到，測試條件為電壓20 kV，放大倍數(shù)200， 采集時間3分鐘。
所得樣品的XRD圖(測試條件為電壓40kV，電流40 mA，掃描速度 8。/min)表明樣品主相為氧化鋅，即，所得發(fā)光材料是以氧化鋅作為基質(zhì)(見 圖l所示)。
所得樣品的熒光光譜圖(測試條件為^x=254nm,人訓(xùn)=430腿，狹縫寬 度5nm,電壓420V，掃描速度600 nm/min )表明該發(fā)光材料在250 ~ 270 nm 的短波紫外區(qū)有很強的吸收，在350 550nm有很強的發(fā)射(見圖2所示)。
實施例2
稱取0.02 mol ZnS和0.001 mol CaCl2 (鋅源與氯化錦的摩爾比為1: 0.05 );
在通風(fēng)櫥中研磨30 ~ 40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950 ~ 1050 'C下燒結(jié)l-2小時；研磨5 10分鐘，即得一種短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xCa,yCl, x = 0.05, y = 0.007。 實施例3
稱取0.02 mol ZnS和0.0002 mol CaCl2(鋅源與氯化鉤的摩爾比為1: 0.01); 在通風(fēng)櫥中研磨30-40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950- 1050X:下燒結(jié)l 2小時；研磨5 10分鐘，即得一種短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xCa，yCl， x = 0.01, y = 0.006。 實施例4
稱取0.02 mol ZnO和0.002 mol CaCl2 (鋅源與氯化錦的摩爾比為1:0.1); 在通風(fēng)櫥中研磨30-40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950- 1050 匸下燒結(jié)1 2小時；研磨5 10分鐘，即得一種短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材 料，其組成為ZnO:xCa,yCl, x = 0.1, y = 0.009。
實施例5
稱取0.02 mol ZnO、 0.02 mol S和0.002 mol CaCl2 (鋅源與氯化鈣的摩爾 比為1:0.1);在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗 爐于950 1050。C下燒結(jié)1~2小時；研磨5 10分鐘，即得一種短波紫外激 發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料，其組成為ZnO:xCa，yCl, x = 0.1， y = 0.008。
實施例6
稱取0.02 mol Zn(Ac)2和0.002 mol CaCl2 (鋅源與氯化鉤的摩爾比為1: 0.1);在通風(fēng)櫥中研磨30~40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬弗爐于950~ 105(TC下燒結(jié)1~2小時；研磨5 10分鐘，即得一種短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā) 光材料，其組成為ZnO:xCa,yCl, x = 0.1, y = 0.01。
實施例7
稱取0.02 mol Zn(Ac)2、 0.02 mol S和0.002 mol CaCl2 (鋅源與氯化鉤的摩 爾比為1:0.1);在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；將所得前驅(qū)物置馬 弗爐于950 1050。C下燒結(jié)1~2小時；研磨5 10分鐘，即得一種短波紫外 激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料，其組成為ZnO:xCa，yCl， x = 0.1, y = 0.006。
權(quán)利要求
1.一種短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料，其特征在于，其組成通式為ZnO:xCa，yCl，其中0.01≤x≤0.1；0.005≤y≤0.01。
2. —種權(quán)利要求1所述的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述方法包括以下步驟1) 稱取鋅源及氯化鈣原料，鋅源與氯化鈣的摩爾比為l:x, 0.01^x^0.1;2) 將上述原料在通風(fēng)櫥中研磨30 40分鐘，得前驅(qū)物；3) 將上述前驅(qū)物置馬弗爐于950 105(TC下燒結(jié)1 ~2小時；4) 研磨5~10分鐘，即得目標(biāo)產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述鋅源為固體，在空氣中穩(wěn)定，不易吸潮且在高溫下易于轉(zhuǎn)變?yōu)?相應(yīng)的氧化物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述鋅源含硫原子或單質(zhì)硫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述鋅源為硫化鋅或單質(zhì)硫與氧化鋅或醋酸鋅的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料的制備方法，其 特征在于，所述單質(zhì)硫與氧化鋅或醋酸鋅的混合摩爾比為1:1。
7. —種權(quán)利要求1所述的短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料的應(yīng)用，其特征 在于，所述發(fā)光材料用于藍(lán)色燈用熒光粉、陰極射線管或真空熒光顯示器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種短波紫外激發(fā)的藍(lán)光發(fā)光材料，其組成為ZnO:xCa，yCl，其中0.01≤x≤0.1；0.005≤y≤0.01。所述發(fā)光材料-ZnO:xCa，yCl的制備方法如下稱取鋅源及氯化鈣原料，在通風(fēng)櫥中研磨30～40分鐘，得前驅(qū)物；然后將前驅(qū)物置馬弗爐于950～1050℃下燒結(jié)1～2小時；最后研磨5～10分鐘即可。本發(fā)明的發(fā)光材料在250～270nm的短波紫外區(qū)有很強的吸收，在350～550nm有很強的發(fā)射，可用于藍(lán)色燈用熒光粉、陰極射線管、真空熒光顯示器等。本發(fā)明的制備工藝簡單易操作，原料價廉易得。
文檔編號C09K11/54GK101104798SQ20071004464
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者余錫賓, 楊廣乾, 陶振衛(wèi) 申請人:上海師范大學(xué)