鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)由于組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本便宜、自發(fā)光、反應(yīng)時(shí)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(lán)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(zhǎng)波(如紅外)輻射激發(fā)下發(fā)射出可見(jiàn)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(shí)、紅外輻射探測(cè)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(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光發(fā)射的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，仍未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種可由長(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、制備方法及使用該鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的有機(jī)發(fā)光二極管。
[0005]一種鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，具有如下化學(xué)通式Me2_xSn05:xDy3+,其中，X為0.01?0.08, Me為乾元素、鑭元素、禮元素或镥元素。
[0006]優(yōu)選地，所述X為0.04。
[0007]—種鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:根據(jù)Me2^xSnO5:xDy3+各元素的化學(xué)計(jì)量比稱取Me203、Sn02和Dy2O3粉體，其中，x為0.01?0.08，所述Me2O3為氧化釔、氧化鑭、氧化釓或氧化镥；
[0008]將稱取的粉體混合均勻溶于強(qiáng)酸溶液中，然后蒸干得到結(jié)晶物；
[0009]將所述結(jié)晶物溶解于溶劑中得到混合溶液，再加入氨水調(diào)節(jié)所述混合溶液pH值為I?6 ;
[0010]將所述混合溶液在150°C?500°C保溫2小時(shí)?10小時(shí)，得到固體物質(zhì)，純化后，得到鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。
[0011]優(yōu)選地，所述溶劑為蒸餾水或，蒸餾水與無(wú)水乙醇的混合液。
[0012]優(yōu)選地，所述強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
[0013]優(yōu)選地，所述X為0.04。
[0014]優(yōu)選地，所述混合溶液在300 V保溫3小時(shí)。
[0015]優(yōu)選地，所述將結(jié)晶物在溶劑中溶解，其中所述溶劑為蒸餾水，或蒸餾水與無(wú)水乙醇形成的混合溶液。
[0016]優(yōu)選地，所述pH值為5。
[0017]優(yōu)選地，所述純化為將固體物質(zhì)采用洗滌液洗滌后干燥，所述洗滌液為蒸餾水和無(wú)水乙醇，所述干燥為在100°C蒸干。
[0018]一種有機(jī)發(fā)光二極管，包括依次層疊的基板、陰極、有機(jī)發(fā)光層、陽(yáng)極及封裝層，所述封裝層中分散有鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，該鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的化學(xué)式為Me2_xSn05:xDy3+,其中，x為0.0l?0.08,Me為乾元素、鑭元素、禮元素或镥元素。
[0019]本發(fā)明鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中，Me2SnO5為基質(zhì)，具有較高的熱學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的光學(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)，從而在光電能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中產(chǎn)生較少無(wú)輻射躍遷。對(duì)于摻雜離子，稀土離子Dy3+具有豐富的能級(jí)和窄的發(fā)射譜線，由于受4f能級(jí)外層電子的屏蔽作用，Dy3+的能級(jí)壽命較長(zhǎng)，很適合作為發(fā)光中心。
[0020]所述鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的水熱方法條件溫和、合成溫度低較易控制，產(chǎn)物的粒度和形貌可控，制備的粉體結(jié)晶完好，分散性好，成本較低，同時(shí)反應(yīng)過(guò)程中無(wú)三廢產(chǎn)生，較為環(huán)保；制備的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可由紅綠光長(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光短波發(fā)光，在482nm波長(zhǎng)區(qū)由Dy3+離子4F9/2 — 6F1572的躍遷輻射形成發(fā)光峰，可以作為藍(lán)光發(fā)光材料。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為一實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為實(shí)施例1制備的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光譜圖；
[0023]圖3為實(shí)施例1制備的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料XRD圖；
[0024]圖4為實(shí)施例1制備的透明封裝層中分散有鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的有機(jī)發(fā)光二極管的光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法進(jìn)一步闡明。
[0026]一實(shí)施方式的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其化學(xué)式為Me2_xSn05:XDy3+，其中，X為0.01?0.08, Me為乾元素、鑭元素、禮元素或镥元素。
[0027]優(yōu)選的，X為 0.04。
[0028]該鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可由紅綠光長(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光短波發(fā)光，當(dāng)材料受到長(zhǎng)波長(zhǎng)(如796nm)的輻射的時(shí)候，Dy3+離子4F9/2 — 6F1572的躍遷福射發(fā)光,發(fā)出482nm的藍(lán)光,可以作為藍(lán)光發(fā)光材料。
[0029]上述鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0030]步驟S11、根據(jù)Me2_xSn05:xDy3+各元素的化學(xué)計(jì)量比稱取Me203、Sn02和Dy2O3粉體，其中，X為0.01?0.08，所述Me2O3為氧化釔、氧化鑭、氧化釓或氧化镥。
[0031]該鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的基質(zhì)為Me2_xSn05,摻雜元素為Dy3+。
[0032]該步驟中，Me2O3, SnO2和Dy2O3粉體的摩爾比為2-χ:2:χ, χ為0.01?0.08。
[0033]該步驟中，優(yōu)選的，χ為0.04。
[0034]步驟S13、將步驟Sll中稱取的粉體混合均勻后，溶于強(qiáng)酸溶液中，然后蒸干得到結(jié)晶物；
[0035]將所述結(jié)晶物溶解于溶劑中得到混合溶液，再加入氨水調(diào)節(jié)所述混合溶液pH值為I?6。
[0036]該步驟中，優(yōu)選的，所述溶劑為蒸餾水或，蒸餾水與無(wú)水乙醇形成的混合液。
[0037]該步驟中，優(yōu)選的，所述強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
[0038]該步驟中，優(yōu)選的，所述pH值為5。
[0039]步驟S15、將所述混合溶液在150°C?500°C下保溫2小時(shí)?10小時(shí)，得到固體物質(zhì)，純化后，得到鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料化學(xué)通式為Me2_xSn05:XDy3+。
[0040]該步驟中，優(yōu)選的，所述混合溶液在具有四氟乙烯襯里的不銹鋼反應(yīng)釜中300°C保溫3小時(shí)。
[0041]此步驟采用水熱法，將各種物質(zhì)溶解并且重結(jié)晶，從而得到結(jié)晶完好，分散性好的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。
[0042]該步驟中，優(yōu)選的，所述純化為將固體物質(zhì)采用洗滌液洗滌后干燥，所述洗滌液為蒸餾水和無(wú)水乙醇，所述干燥為在100°c蒸干。
[0043]該步驟中，優(yōu)選的，χ為0.04。
[0044]本發(fā)明鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中，Me2SnO5為基質(zhì)，具有較高的熱學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的光學(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)，從而在光電能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中產(chǎn)生較少無(wú)輻射躍遷。對(duì)于摻雜離子，稀土離子Dy3+具有豐富的能級(jí)和窄的發(fā)射譜線，由于受4f能級(jí)外層電子的屏蔽作用，Dy3+的能級(jí)壽命較長(zhǎng)，很適合作為發(fā)光中心。
[0045]本發(fā)明采用水熱法制備鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其中，將稱取的Me2O3,SnO2和Dy2O3粉體粉體分散溶解，使各粉體物質(zhì)以離子狀態(tài)均勻混合，再形成結(jié)晶物的過(guò)程。再加入氨水調(diào)節(jié)所述混合溶液PH值為I?6，混合溶液中的離子開始沉淀。在步驟S15中，在不銹鋼反應(yīng)釜中，蒸餾水或蒸餾水與無(wú)水乙醇的溶劑作為水熱介質(zhì)，在150?500°C下保溫2?10h，混合溶液中的離子完全沉淀并形成結(jié)晶體，最后形成固體物質(zhì)，即鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。上述鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的水熱方法條件溫和、合成溫度低較易控制，產(chǎn)物的粒度和形貌可控，制備的粉體結(jié)晶完好，分散性好，成本較低，同時(shí)反應(yīng)過(guò)程中無(wú)三廢產(chǎn)生，較為環(huán)保；制備的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可由紅綠光長(zhǎng)波輻射(優(yōu)選值為796nm)激發(fā)出藍(lán)光短波發(fā)光，在482nm波長(zhǎng)區(qū)由Dy3+離子4F9/2 — 6F1572的躍遷輻射形成發(fā)光峰，可以作為藍(lán)光發(fā)光材料。
[0046]請(qǐng)參閱圖1，一實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光二極管100，該有機(jī)發(fā)光二極管100包括依次層疊的基板1、陰極2、有機(jī)發(fā)光層3、透明陽(yáng)極4以及透明封裝層5。透明封裝層5中分散有鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料6，鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的化學(xué)式為Me2^xSnO5:xDy3+,其中，χ為0.01?0.08, Me為乾元素、鑭元素、禮元素或镥元素。
[0047]有機(jī)發(fā)光二極管100的透明封裝層5中分散有鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料6，鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可由紅綠光長(zhǎng)波輻射(優(yōu)選值為796nm)激發(fā)出藍(lán)光短波發(fā)光，在482nm波長(zhǎng)區(qū)由Dy3+離子4F9/2 — 6F1572的躍遷輻射形成發(fā)光峰，可由紅外至綠光等長(zhǎng)波長(zhǎng)輻射激發(fā)出藍(lán)光發(fā)射，從而彌補(bǔ)目前藍(lán)光發(fā)光材料的不足，紅光和綠光以及藍(lán)光混合形成白光，促進(jìn)白光OLED器件的發(fā)展。
[0048]上述鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的水熱方法條件溫和、合成溫度低較易控制，產(chǎn)物的粒度和形貌可控，制備的粉體結(jié)晶完好，分散性好，成本較低，同時(shí)反應(yīng)過(guò)程中無(wú)三廢產(chǎn)生，較為環(huán)保；制備的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可由紅綠光長(zhǎng)波輻射(優(yōu)選值為796nm)激發(fā)出藍(lán)光短波發(fā)光，在482nm波長(zhǎng)區(qū)由Dy3+離子4F9/2 — 6F1572的躍遷輻射形成發(fā)光峰，可以作為藍(lán)光發(fā)光材料。
[0049]下面為具體實(shí)施例。
[0050]實(shí)施例1
[0051]將Y2O3, SnO2 和 Dy2O3 粉體按摩爾量為 1.96mmol、2mmol 和 0.04mmol 混合?；旌虾笕苡谙跛崛芤褐?，然后蒸干得到結(jié)晶物，再把結(jié)晶物溶于蒸餾水中得到混合溶液，加入氨水，調(diào)節(jié)混合溶液PH值為5。然后把混合溶液轉(zhuǎn)移到有聚四氟乙烯襯里的不銹鋼反應(yīng)釜中，在300°C保溫3h，得到固體物質(zhì)。再將固體物質(zhì)用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，在100°C蒸干，得到化學(xué)式為Yu6SnO5:0.04Dy3+的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。
[0052]請(qǐng)參閱圖2，圖2所示為本實(shí)施得到的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料化學(xué)式SYh96SnO5:0.04Dy3+光致發(fā)光光譜圖。由圖2可以看出，本實(shí)施例得到的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激發(fā)波長(zhǎng)為796nm，使Dy3+離子產(chǎn)生4F9/2 — 6F1572的躍遷輻射形成482nm波長(zhǎng)區(qū)發(fā)光峰，該鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可作為藍(lán)光發(fā)光材料。
[0053]請(qǐng)參閱圖3，圖3中曲線為實(shí)施I制備的鏑摻雜稀土錫酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的XRD曲線，測(cè)試對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片，可看出圖中的衍射峰為稀土錫酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)，沒(méi)有出現(xiàn)摻雜元素及雜質(zhì)相關(guān)的峰，說(shuō)明該制備方法得到的產(chǎn)品具有良好的結(jié)晶質(zhì)量。
[0054]在玻璃基板I上采用真空鍍膜沉積技術(shù)沉積厚度為120nm的金屬鋁(Al)，作為器件的陰極2，然后在陰極2上沉積一層厚度為50nm的