銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其化學(xué)式為GeS2－Ga2S3：xTm3+，其中，x為0.002~0.06。上述銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激發(fā)波長為796nm，在475nm的發(fā)光峰分別對應(yīng)的是Tm3+離子1G4→3H6的躍遷輻射形成發(fā)光峰，實現(xiàn)了由紅外至綠光的長波輻射激發(fā)出藍光短波發(fā)光。本發(fā)明還提供一種銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法及應(yīng)用。
【專利說明】銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、其制備方法及使用該銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的有機發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]有機發(fā)光二極管(OLED)由于組件結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本便宜、自發(fā)光、反應(yīng)時間短、可彎曲等特性，而得到了極廣泛的應(yīng)用。但由于目前得到穩(wěn)定高效的OLED藍光材料比較困難，極大的限制了白光OLED器件及光源行業(yè)的發(fā)展。
[0003]上轉(zhuǎn)換熒光材料能夠在長波(如紅外)輻射激發(fā)下發(fā)射出可見光，甚至紫外光，在光纖通訊技術(shù)、纖維放大器、三維立體顯示、生物分子熒光標(biāo)識、紅外輻射探測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，可由紅外，紅綠光等長波輻射激發(fā)出藍光發(fā)射的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，仍未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種可由長波輻射激發(fā)出藍光的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、其制備方法及使用該銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的有機發(fā)光二極管。
[0005]一種銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其化學(xué)式為GeS2 — Ga2S3:xTm3+，其中，x為 0.002~0.06。
[0006]在其中一個實施例中，X為0.03。
[0007]—種銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0008]按照GeS2 — Ga2S3:xTm3+各元素的化學(xué)計量比稱取GeS2, Ga2S3和Tm2S3粉體，其中，X 為 0.002~0.06 ；
[0009]將稱取的粉體溶于硫化氫中配制成金屬陽離子的濃度為0.05mol/L"3mol/L的溶液；
[0010]將所述溶液霧化成氣霧狀后隨載氣一起通入溫度為100°C ~220°C的石英管生成前驅(qū)體，其中，石英管的直徑為30mnTl50mm，長度為0.5nT3m，載氣的流量為lL/mirTl5L/min ；
[0011]將所述前驅(qū)體在600°C~1000°C下煅燒2小時飛小時得到化學(xué)式為GeS2 — Ga2S3:XTm3+的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。
[0012]在其中一個實施例中，X為0.03。
[0013]在其中一個實施例中，將稱取的粉體溶于硫化氫中配制成溶液的步驟還包括:往所述溶液中添加分散劑，所述分散劑的濃度為0.005mol/r0.05mol/L。
[0014]在其中一個實施例中，所述分散劑為聚乙二醇。
[0015]在其中一個實施例中，將所述溶液霧化成氣霧狀的步驟為，將載氣及所述溶液一起通入霧化器中使所述溶液霧化成氣霧狀，所述載氣為惰性氣體或還原性氣體。
[0016]在其中一個實施例中,所述載氣的流量為5L/min"8L/min。[0017]一種有機發(fā)光二極管，包括依次層疊的基板、陰極、有機發(fā)光層、陽極及透明封裝層，所述透明封裝層中摻雜有銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，所述銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的化學(xué)通式為GeS2 - Ga2S3:xTm3+，其中，x為0.002、.06。
[0018]在其中一個實施例中，X為0.03。
[0019]上述銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法較為簡單，成本較低；制備的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激發(fā)波長為796nm，在475nm的發(fā)光峰分別對應(yīng)的是Tm3+離子1G4 — 3H6的躍遷輻射形成發(fā)光峰，實現(xiàn)了由紅外至綠光的長波輻射激發(fā)出藍光短波發(fā)光；有機發(fā)光二極管的透明封裝層中分散有銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激發(fā)波長為796nm,在475nm的發(fā)光峰分別對應(yīng)的是Tm3+離子1G4 — 3H6的躍遷福射形成發(fā)光峰，由紅綠光激發(fā)可以發(fā)射藍光，藍光與紅綠光混合后形成發(fā)白光的有機發(fā)光二極管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為一實施方式的噴霧熱解設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為一實施方式的有機發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖3為實施例1制備的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光譜圖；
[0023]圖4為實施例1制備的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的XRD譜圖。
[0024]圖5為實施例1制備的透明封裝層中有銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料形成的有機發(fā)光二極管與對比例的光譜圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、其制備方法及使用該銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的有機發(fā)光二極管進一步闡明。
[0026]—實施方式的錢摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其化學(xué)式為GeS2 — Ga2S3:xTm3+，其中，X 為 0.002~0.06。
[0027]優(yōu)選的，X為 0.03。
[0028]該銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激發(fā)波長為796nm，當(dāng)材料受到長波長(如796nm)的輻射的時候，Tm3+離子吸收該光照的能量，此時Tm3+離子由1G4 — 3H6的躍遷，發(fā)出475nm的藍光，實現(xiàn)了由紅外至綠光的長波福射激發(fā)出藍光短波發(fā)光。
[0029]上述銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟；
[0030]步驟S101、按照GeS2 — Ga2S3:xTm3+各元素的化學(xué)計量比稱取GeS2, Ga2S3和Tm2S3粉體，其中，X為O- 002~0.06。
[0031]優(yōu)選的，X為 0.03。
[0032]可以理解，該步驟中也可按照摩爾比(0.4~0.8):(0.14~0.598): (0.002~0.06)稱取 GeS2, Ga2S3 和 Tm2S3 粉體。
[0033]優(yōu)選的，該步驟中也可按照摩爾比0.6:0.37:0.03稱取GeS2, Ga2S3和Tm2S3粉體。
[0034]步驟S102、將稱取的粉體溶于硫化氫中配制成金屬陽離子的濃度為0.05mol/L^3mol/L的溶液。[0035] 溶液中的金屬陽離子為Ge4+，Ga3+和Tm3+。
[0036]優(yōu)選的，將稱取的粉體溶于硫化氫中配制成溶液的步驟還包括:往溶液中添加分散劑，分散劑的濃度為0.005mol/L^0.05mol/L。本實施方式中，分散劑為聚乙二醇。
[0037]請參閱圖1，圖1所示的噴霧熱解設(shè)備100包括儲液罐10、儲氣罐20、霧化器30、石英管40及收集器50。
[0038]本實施方式中，步驟S102制備的溶液存放于儲液罐10。
[0039]S103、將溶液霧化成氣霧狀后隨載氣一起通入溫度為100°C~220°C的石英管40生成前驅(qū)體，其中石英管40的直徑為30mnTl50mm，長度為0.5nT3m，載氣的流量為IL/min~15L/min。
[0040]優(yōu)選的，石英管的直徑為95mm，長度為1.4m。
[0041]本實施方式中，使用霧化器30將溶液霧化，霧化器30為壓縮霧化器。具體的，將儲氣罐20內(nèi)儲存的載氣及儲液罐10內(nèi)儲存的溶液一同通入霧化器30使溶液霧化成氣霧狀。載氣為惰性氣體或還原性氣體，如:氮氣、氬氣及氫氣中的至少一種，載氣的流量為5L/min~8L/min。
[0042]石英管40外壁纏繞著電阻絲42。
[0043]溶液霧化成氣霧狀后自石英管40的一端通入，在石英管40內(nèi)生成前驅(qū)體，前驅(qū)體為細微的粉末，粉末狀的前驅(qū)體隨載氣自石英管的另一端噴出。進一步的，前驅(qū)體自石英管40流出后使用收集器50收集。本實施方式中，收集器50為微孔耐酸濾過漏斗。
[0044]S104、將前驅(qū)體在600°C~1000°C下煅燒2小時~5小時得到化學(xué)式為GeS2 — Ga2S3:XTm3+的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。
[0045]優(yōu)選的，前驅(qū)體置于程序控溫爐中在800°C下灼燒3小時。
[0046]上述銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法為噴霧熱解法，原料在溶液狀態(tài)下混合，可保證組分分布均勻，而且工藝過程簡單，組分損失少，可精確控制化學(xué)計量比，尤其適合制備多組分復(fù)合粉末；微粉由懸浮在空氣中的液滴干燥而來，顆粒一般呈規(guī)則的球形，而且少團聚，無需后續(xù)的洗滌研磨，保證產(chǎn)物的高純度，高活性；整個過程在短短的幾秒鐘迅速完成，因此液滴在反應(yīng)過程中來不及發(fā)生組分偏析，進一步保證組分分布的均一性；反應(yīng)工序簡單，一步即獲得成品，無過濾、洗滌、干燥、粉碎過程，操作簡單方便，生產(chǎn)過程連續(xù)，產(chǎn)能大，生產(chǎn)效率高，非常有利于大工業(yè)化生產(chǎn)；制備的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激發(fā)波長796nm，在475nm的發(fā)光峰分別對應(yīng)的是Tm3+離子1G4 — 3H6的躍遷輻射形成發(fā)光峰，由紅綠光激發(fā)可以發(fā)射藍光，實現(xiàn)了由紅外至綠光的長波輻射激發(fā)出藍光短波發(fā)光。
[0047]請參閱圖2，一實施方式的有機發(fā)光二極管100，該有機發(fā)光二極管100包括依次層疊的基板1、金屬Ag層陰極2、Ir(piq)2(acac)中文名叫二(1_苯基-異喹啉)(乙酰丙酮)合銥(III)有機發(fā)光層3、氧化銦錫ITO透明陽極4以及聚四氟乙烯透明封裝層5。透明封裝層5中分散有銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料6，銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的化學(xué)式為GeS2 - Ga2S3:xTm3+，其中，x為0.002^0.06。
[0048]有機發(fā)光二極管100的透明封裝層5中分散有銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料6，銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激發(fā)波長為796nm，在475nm的發(fā)光峰分別對應(yīng)的是Tm3+離子1G4 — 3H6的躍遷輻射形成發(fā)光峰，由紅綠光激發(fā)可以發(fā)射藍光，藍光與紅綠光混合后形成發(fā)白光的有機發(fā)光二極管。
[0049]下面為具體實施例。
[0050]實施例1
[0051]稱取GeS2, Ga2S3和 Tm2S3 粉體，GeS2, Ga2S3和 Tm2S3粉體的摩爾比為 0.6:0.37:0.03，溶于硫化氫中配制成1.5mol/L的溶液，并加入0.01mol/L的聚乙二醇添加劑。然后把溶液放入霧化裝置，之后向霧化裝置通入5L/min的氬氣。溶液前驅(qū)體隨氬氣載氣進入溫度為180°C的石英管生成前驅(qū)體，其中石英管的直徑為95mm，長度為1.4m,。然后熒光粉隨氣流進入冷凝器，最后被微孔耐酸濾過漏斗所收集。收集熒光粉的前驅(qū)體，置于程序控溫爐中煅燒3小時，煅燒溫度800°C，得到0.6GeS2 — 0.37Ga2S3:0.03Tm3+上轉(zhuǎn)換熒光粉。
[0052]請參閱圖3，圖3中曲線I為本實施例得到的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜。由圖3可以看出，實施例1得到的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激發(fā)波長為796nm，當(dāng)材料受到長波長(如796nm)的輻射的時候，此時Tm3+離子1G4 — 3H6躍遷，就發(fā)出475nm的藍光,可以作為藍光發(fā)光材料。
[0053]請參閱圖4，圖4中曲線為實施I制備的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的拉曼光譜，圖中的拉曼峰所示為硫化鍺鎵玻璃特征峰，沒有出現(xiàn)摻雜元素以及其它雜質(zhì)的峰，說明摻雜元素與基質(zhì)材料形成了良好的鍵合。
[0054]圖5為實施例1制備的透明封裝層中有銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料形成的有機發(fā)光二極管對比例的光譜圖，曲線2為未加入實施例1中的熒光粉。圖中可看出，銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可以 由長波的紅綠光，激發(fā)出短波的藍色光，藍光與紅綠光混合后形成白光。
[0055]實施例2
[0056]稱取GeS2, Ga2S3 和 Tm2S3 粉體，GeS2, Ga2S3 和 Tm2S3 粉體的摩爾比為 0.4:0.598:
0.002,溶于硫化氫中配制成0.3mol/L的溶液,并加入0.05mol/L的聚乙二醇添加劑。然后把溶液放入霧化裝置，之后向霧化裝置通入15L/min的氬氣。溶液前驅(qū)體隨氬氣載氣進入溫度為220°C的石英管生成前驅(qū)體,其中石英管的直徑為150mm,長度為3m,。然后熒光粉隨氣流進入冷凝器，最后被微孔耐酸濾過漏斗所收集。收集熒光粉的前驅(qū)體，置于程序控溫爐中煅燒5小時，煅燒溫度1000°C，得到0.4GeS2 一 0.598Ga2S3:0.002Tm3+上轉(zhuǎn)換熒光粉。
[0057]實施例3
[0058]稱取GeS2, Ga2S3和 Tm2S3 粉體，GeS2, Ga2S3和 Tm2S3粉體的摩爾比為 0.5:0.44:0.06，溶于硫化氫中配制成0.05mol/L的溶液，并加入0.005mol/L的聚乙二醇添加劑。然后把溶液放入霧化裝置，之后向霧化裝置通入lL/min的氬氣。溶液前驅(qū)體隨氬氣載氣進入溫度為150°C的石英管生成前驅(qū)體，其中石英管的直徑30mm，長度為3m，。然后熒光粉隨氣流進入冷凝器，最后被微孔耐酸濾過漏斗所收集。收集熒光粉的前驅(qū)體，置于程序控溫爐中煅燒2小時，煅燒溫度600°C，得到0.5GeS2-0.44Ga2S3:0.06Tm3+上轉(zhuǎn)換熒光粉。
[0059]實施例4
[0060]稱取GeS2, Ga2S3 和 Tm2S3 粉體，GeS2, Ga2S3 和 Tm2S3 粉體的摩爾比為 0.45:0.54:
0.01,溶于硫化氫中配制成1.5mol/L的溶液,并加入0.01mol/L的聚乙二醇添加劑。然后把溶液放入霧化裝置，之后向霧化裝置通入5L/min的氬氣。溶液前驅(qū)體隨氬氣載氣進入溫度為180°C的石英管生成前驅(qū)體，其中石英管的直徑30mm，長度為3m，。然后熒光粉隨氣流進入冷凝器，最后被微孔耐酸濾過漏斗所收集。收集熒光粉的前驅(qū)體，置于程序控溫爐中煅燒3小時，煅燒溫度1100°C，得到0.45GeS2 — 0.54Ga2S3:0.01Tm3+上轉(zhuǎn)換熒光粉。
[0061]實施例5
[0062]稱取GeS2, Ga2S3和 Tm2S3 粉體，GeS2, Ga2S3和 Tm2S3粉體的摩爾比為 0.46:0.5:0.04，溶于硫化氫中配制成3mol/L的溶液，并加入0.05mol/L的聚乙二醇添加劑。然后把溶液放入霧化裝置，之后向霧化裝置通入15L/min的氬氣。溶液前驅(qū)體隨氬氣載氣進入溫度為220°C的石英管生成前驅(qū)體，其中石英管的直徑30mm，長度為3m，。然后熒光粉隨氣流進入冷凝器，最后被微孔耐酸濾過漏斗所收集。收集熒光粉的前驅(qū)體，置于程序控溫爐中煅燒5小時，煅燒溫度1300°C，得到0.46GeS2 — 0.5Ga2S3:0.04Tm3+上轉(zhuǎn)換熒光粉。
[0063]實施例6
[0064]稱取GeS2, Ga2S3 和 Tm2S3 粉體，GeS2, Ga2S3 和 Tm2S3 粉體的摩爾比為 0.765:0.2:
0.035,溶于硫化氫中配制成0.5mol/L的溶液,并加入0.005mol/L的聚乙二醇添加劑。然后把溶液放入霧化裝置，之后向霧化裝置通入lL/min的氬氣。溶液前驅(qū)體隨氬氣載氣進入溫度為150°C的石英管生成前驅(qū)體，其中石英管的直徑30mm，長度為3m，。然后熒光粉隨氣流進入冷凝器，最后被微孔耐酸濾過漏斗所收集。收集熒光粉的前驅(qū)體，置于程序控溫爐中煅燒2小時，煅燒溫度600°C，得到0.765GeS2 一 0.2Ga2S3:0.035Tm3+上轉(zhuǎn)換熒光粉。
[0065]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其特征在于:其化學(xué)式為GeS2 - Ga2S3:xTm3+，其中，X 為 0.002~0.06。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其特征在于，X為0.03。
3.一種銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 按照GeS2 — Ga2S3:xTm3+各元素的化學(xué)計量比稱取GeS2, Ga2S3和Tm2S3粉體，其中，x為0.002~0.06 ； 將稱取的粉體溶于硫化氫中配制成金屬陽離子的濃度為0.05mol/r3mol/L的溶液； 將所述溶液霧化成氣霧狀后隨載氣一起通入溫度為100°C ~220°C的石英管生成前驅(qū)體，其中，石英管的直徑為30mnTl50mm，長度為0.5nT3m，載氣的流量為lL/mirTl5L/min ； 將所述前驅(qū)體在600°C~1000°C下煅燒2小時飛小時得到化學(xué)式GeS2 — Ga2S3:xTm3+的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，X 為 0.03。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，將稱取的粉體溶于硫化氫中配制成溶液的步驟還包括:往所述溶液中添加分散劑，所述分散劑的濃度為0.005mol/L~0.05mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述分散劑為聚乙二醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，將所述溶液霧化成氣霧狀的步驟為，將載氣及所述溶液一起通入霧化器中使所述溶液霧化成氣霧狀，所述載氣為惰性氣體或還原性氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述載氣的流量為5L/min"8L/min。
9.一種有機發(fā)光二極管，包括依次層疊的基板、陰極、有機發(fā)光層、陽極及透明封裝層，其特征在于，所述透明封裝層中摻雜有銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，所述銩摻雜硫化物玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的化學(xué)通式為GeS2 - Ga2S3:xTm3+，其中，x為0.002、.06。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機發(fā)光二極管，其特征在于，X為0.03。
【文檔編號】C09K11/66GK103923648SQ201310008639
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月10日
【發(fā)明者】周明杰, 王平, 陳吉星, 黃輝 申請人: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