一種銦釩酸鹽發(fā)光材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)發(fā)光材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼饑酸鹽發(fā)光材料及其制備方法和 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 與傳統(tǒng)的發(fā)光粉制作的顯示屏相比，發(fā)光薄膜在對(duì)比度、分辨率、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，作為功能材料，發(fā)光薄膜 在諸如陰極射線管（CRTs)、電致發(fā)光顯示（ELDs)及場(chǎng)發(fā)射顯示（陽(yáng)Ds)等平板顯示領(lǐng)域中 有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 薄膜電致發(fā)光顯示器（T陽(yáng)LD)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。目前，研究彩色及至 全色TFELD，開(kāi)發(fā)多波段發(fā)光的材料，是該課題的發(fā)展方向。然而，鋼饑酸鹽發(fā)光材料仍未見(jiàn) 報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種鋼饑酸鹽發(fā)光材料，本發(fā)明提供的鋼饑酸 鹽發(fā)光材料優(yōu)選為鋼饑酸鹽發(fā)光薄膜，本發(fā)明還提供了該鋼饑酸鹽發(fā)光材料的制備方法和 應(yīng)用。
[0005] 第一方面，本發(fā)明提供了一種鋼饑酸鹽發(fā)光材料，所述鋼饑酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu) 式為 MeeIn2V2〇i4 :xMn4+，yTi4+，其中，Me 為 Mg, Ca，Sr, Ba 或化，X 的取值范圍為 0. 01 ~0. 〇5， y的取值范圍為0. 005~0. 03。
[0006] 所述鋼饑酸鹽發(fā)光材料，MeeIn2V2〇H為基質(zhì)，Mn4+和Ti4+為激活元素，MeeIn2V2〇H 基質(zhì)材料具有較高的熱學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性，W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)；此外，MeeIn2V2〇i4基質(zhì)材料具有很高的場(chǎng)輸運(yùn)性能，基質(zhì)材料中 的[V04] 3^具有強(qiáng)寬吸收帶，可W將吸收的能量有效傳遞給發(fā)光中也，使其發(fā)光。特別地， 氧化鋼具有N半導(dǎo)體的特性，在普通的饑酸鹽Mej2〇ii基質(zhì)中添加了鋼得到的鋼饑酸鹽 MeeIn2V2〇i4,具有更好的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0007] MeeIn2V2〇i4基質(zhì)材料中和妒-形成四面體配位，與妒-既有八面體配位，又 有四面體配位，Me"也為八面體配位，而Mn 4+和Ti4+更傾向于與妒-形成八面體配位，而且離 子半徑與In3+，Ca"，Sr", Ba"，Zn"半徑相當(dāng)，所W Mn4+和Ti4+慘雜可能占據(jù)了八面體配位的 In3+晶格位置，也可能占據(jù)了 Ca"，Sr", Ba"和化"的晶格位置；而且Mn4+和Ti4+都是過(guò)渡 金屬離子，受基質(zhì)配位場(chǎng)的影響較大。Mn 4+發(fā)射躍遷2E - 4A2是宇稱禁戒和自旋禁戒躍遷， 激發(fā)態(tài)壽命較長(zhǎng)，為寬帶譜發(fā)光；Ti4+發(fā)光的能量來(lái)源為T(mén)i 4+與曠之間的電荷遷移吸收，發(fā) 射的為藍(lán)光；在Mn4+和Ti4+共慘雜體系中，由于的Mn 4+慘雜濃度較高，所W只存在Mn4+的紅 光發(fā)射，此時(shí)Mn4+和Ti 4+更之間可能存在能量傳遞。
[0008] 優(yōu)選地，所述鋼饑酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式中X的取值為0. 03, y的取值為0. 01。
[0009] 第二方面，本發(fā)明提供了一種鋼饑酸鹽發(fā)光材料的制備方法，包括W下步驟：
[0010] (1)制備組成為6Me0 ? 1叫〇3 ? V205 ? xMn〇2 ?乃1〇2的姍射祀材，其中，Me為 Mg,化，Sr, Ba或化，X的取值范圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03 ;
[0011] (2)將襯底和所述姍射祀材置于磁控姍射設(shè)備的真空鍛膜室中，在襯底上沉積得 到發(fā)光材料前體；
[0012] (3)將所述發(fā)光材料前體進(jìn)行真空退火處理，得到鋼饑酸鹽發(fā)光材料，所述鋼饑酸 鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為MeeIn2V2〇H :xMn4+，乃14+，其中，Me為Mg, Ca，Sr, Ba或化，X的取值范 圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03。
[001引 步驟（1)中所述陶瓷碑1材的組成為6Me0 ? Iri2化? 乂205 * xMn化? yTi化，組成表達(dá) 式借鑒了娃酸鹽玻璃W及水泥行業(yè)關(guān)于組成的氧化物表達(dá)法，其具體含義為：所述陶瓷 祀材中含有MeO - 1叫03 - V205- Mn02 - Ti化該五種氧化物構(gòu)成的復(fù)雜的饑酸鹽和鋼饑酸 鹽；所述陶瓷祀材中可能還含有氧化物MeO, 1叫03, V205, Mn02, Ti02中的一種或多種；所述 陶瓷祀材的材質(zhì)為饑酸鹽、鋼饑酸鹽W及氧化物組成的混合物，混合物的組成滿足表達(dá)式 6Me0 ? In203 ? 乂205 * xMn02 ? yTi02 中元素的配比要求。
[0014] 優(yōu)選地，步驟（1)中制備所述姍射祀材的步驟包括；稱取MeO, 1叫〇3, V205, Mn〇2和 Ti〇2粉體均勻混合得到混合物，所述混合物在90(TC~130(TC下燒結(jié)形成姍射祀材；所述 混合物中MeO, In2〇3，V2〇5，Mn〇2和Ti〇2的摩爾比為6 ;1 ;1 ;x巧，其中，Me為Mg, Ca，Sr, Ba或 Zn，X的取值范圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03。
[00巧]優(yōu)選地，所述混合物中MeO, 1叫〇3, V205, Mn〇2和Ti〇2的摩爾比為6 ;1 ;1 ;0. 03 : 0.01，其中，Me為Mg,化，Sr, Ba或化；所述燒結(jié)工藝采用的燒結(jié)溫度為125(TC。
[0016] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述陶瓷祀材的制備方法還可W為：采用液相法制備符合祀 材組成配比的共慘雜粉體，所述粉體中可W含有可經(jīng)鍛燒去除的雜質(zhì)元素，然后燒結(jié)得到 所述陶瓷祀材。
[0017] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述姍射祀材的尺寸為〇50X2mm。
[0018] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述襯底為鋼錫氧化物玻璃（IT0)、慘氣氧化錫玻璃（FT0)、慘 鉛的氧化鋒（AZ0)玻璃或慘鋼的氧化鋒（IZ0)玻璃，更優(yōu)選為IT0玻璃。
[0019] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述磁控姍射過(guò)程的工藝參數(shù)為：基祀間距為45mm~95mm，真 空度為1. 0X10-3~1. 〇Xl〇-5pa，襯底溫度為25(TC~750。加速電壓為0.1 kV~1. 5kV， 功率密度為2W/cm2~15W/cm2, W氮?dú)鉃楣ぷ鳉怏w，氮?dú)饬髁繛閘Osccm~35sccm，壓強(qiáng)為 0. 2化~4Pa。
[0020] 更優(yōu)選地，所述基祀間距為60mm。
[0021] 更優(yōu)選地，所述襯底溫度為50(TC。
[0022] 更優(yōu)選地，所述真空度為5. 0 X 1〇-中a。
[0023] 更優(yōu)選地，所述磁控姍射的功率密度為6W/cm2。
[0024] 更優(yōu)選地，所述氮?dú)饬髁繛?5sccm，所述壓強(qiáng)為2Pa〇
[002引優(yōu)選地，步驟（3)中所述真空退火處理的工藝條件；真空度為0. 001化~0.1 Pa，退 火溫度為50(TC~80(TC，退火時(shí)間為1~3小時(shí)。
[0026] 更優(yōu)選地，所述真空度為0.0 lPa，所述退火溫度為60(TC，所述退火時(shí)間為化。
[0027] 優(yōu)選地，步驟（3)中所述鋼饑酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式中X的取值為0. 03，y的取值 為 0. 01。
[0028] 優(yōu)選地，步驟（3)中所述發(fā)光材料為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80nm~ 300nm。
[0029] 磁控姍射技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)制備大面積、高質(zhì)量的薄膜材料，具有純度 高，致密性好，可控性強(qiáng)，與基底附著性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0030] 第H方面，本發(fā)明提供了一種薄膜電致發(fā)光器件，包括依次層疊設(shè)置的襯底、陽(yáng) 極、發(fā)光層和陰極，所述發(fā)光層的材質(zhì)為鋼饑酸鹽發(fā)光材料，所述鋼饑酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu) 式為 MeeIn2V2〇i4 :xMn4+，yTi4+，其中，Me 為 Mg, Ca，Sr, Ba 或化，X 的取值范圍為 0. 01 ~0. 05， y的取值范圍為0.005~0.03。
[0031] 優(yōu)選地，所述鋼饑酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式中X的取值為0. 03, y的取值為0. 01。
[0032] 優(yōu)選地，所述發(fā)光層為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光層的厚度為80nm~300nm。
[0033] 優(yōu)選地，所述陰極為銀（Ag)。
[0034] 第四方面，本發(fā)明提供了一種薄膜電致發(fā)光器件的制備方法，包括W下步驟：
[0035] (1)提供具有陽(yáng)極的襯底；
[0036] (2)在所述陽(yáng)極表面通過(guò)脈沖激光沉積的方式制備發(fā)光層，所述發(fā)光層的材質(zhì)為 鋼饑酸鹽發(fā)光材料，所述鋼饑酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為MeeIri2V2〇i4 :xMn4+，yTi4+，其中，Me為 Mg,化，Sr, Ba或化，X的取值范圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03 ;
[0037] (3)在所述發(fā)光層的表面蒸鍛陰極，得到所述薄膜電致發(fā)光器件。
[0038] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述鋼饑酸鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式中X的取值為0. 03，y的取值 為 0. 01。
[0039] 優(yōu)選地，所述發(fā)光層為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光層的厚度為80nm~300nm。
[0040] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述發(fā)光層的制備包括W下步驟：
[0041] (a)制備組成為6Me0 ? 1叫〇3 ? V205 ? xMn〇2 ? yTi〇2的姍射祀材，其中，Me為 Mg,化，Sr, Ba或化，X的取值范圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03 ;
[0042] (b)將襯底和所述姍射祀材置于磁控姍射設(shè)備的真空鍛膜室中，在襯底上沉積得 到發(fā)光材料前體；
[0043] (C)將所述發(fā)光材料前體進(jìn)行真空退火處理，得到鋼饑酸鹽發(fā)光材料，所述鋼饑酸 鹽發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為MeeIn2V2〇i4 :xMn4+，乃14+，其中，Me為Mg, Ca，Sr, Ba或化，X的取值范 圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03。
[0044] 優(yōu)選地，步驟（a)中制備所述姍射祀材的步驟包括；稱取MeO, In2〇3, V205, Mn〇2和 Ti〇2粉體均勻混合得到混合物，所述混合物在90(TC~130(TC下燒結(jié)形成姍射祀材；所述 混合物中MeO, In2〇3，V2〇5，Mn〇2和Ti〇2的摩爾比為6 ;1 ;1 ;x巧，其中，Me為Mg, Ca，Sr, Ba或 Zn，X的取值范圍為0. 01~0. 05, y的取值范圍為0. 005~0. 03。
[004引優(yōu)選地，所述混合物中MeO, 1叫03, V205, Mn02和Ti02的摩爾比為6 ;1 ;1 ;0. 03 : 0.01，其中，Me為Mg,化，Sr, Ba或化；所述燒結(jié)工藝采用的燒結(jié)溫度為125(TC。
[0046] 優(yōu)選地，步驟（a)中所述陶瓷祀材的制備方法還可W為：采用液相法制備符合祀 材組成配比的共慘雜粉體，所述粉體中可W含有可經(jīng)鍛燒去除的雜質(zhì)元素，然后燒結(jié)得到 所述陶瓷祀材。
[0047