一種鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無機發(fā)光材料領域，尤其涉及一種鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]與傳統的發(fā)光粉制作的顯示屏相比，發(fā)光材料在對比度、分辨率、熱傳導、均勻性、與基底的附著性、釋氣速率等方面都顯示出較強的優(yōu)越性。因此，作為功能材料，發(fā)光材料在諸如陰極射線管(CRTs)、電致發(fā)光顯示(ELDs)及場發(fā)射顯示(FEDs)等平板顯示領域中有著廣闊的應用前景。
[0003]薄膜電致發(fā)光顯示器(TFELD)由于其主動發(fā)光、全固體化、耐沖擊、反應快、視角大、適用溫度寬、工序簡單等優(yōu)點，已引起了廣泛的關注，且發(fā)展迅速。目前，研究彩色及至全色TFELD，開發(fā)多波段發(fā)光的材料，是該課題的發(fā)展方向。然而，鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料仍未見報道。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料及其制備方法和應用。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，結構式為R3Sc2Ti3O12:xCe3+，其中，R 為 Al、Ga、In 或 Tl, x 的取值范圍為 0.01 ?0.06。
[0006]所述鈰摻雜的鈧鈦酸鹽中，以R3Sc2Ti3O12為基質，Ce3+是摻雜離子R3Sc2Ti3O12基質具有較高的熱學和力學穩(wěn)定性，以及良好的光學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，從而在光電能量轉換的過程中產生較少無輻射躍遷，相對于普通的鈦酸鹽基質R2Ti309。增加了鈧元素的基質具有更寬的吸收譜，有利于向發(fā)光離子傳遞更多的能量，提高發(fā)光效率。對于摻雜離子，稀土離子Ce3+具有豐富的能級和窄的發(fā)射譜線，外層電子受4f電子的屏蔽作用，發(fā)光峰不受基質的影響，材料輻射出61 Inm的紅光屬于Ce3+離子4f — 5d的躍遷。
[0007]優(yōu)選地，X的取值為0.03。
[0008]優(yōu)選地，所述發(fā)光材料為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80?300nm。
[0009]更優(yōu)選地,所述發(fā)光薄膜的厚度為150nm。
[0010]本發(fā)明制備了鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料R3Sc2Ti3O12:xCe3+，以R3Sc2Ti3O12為基質，Ce3+為激活元素，在材料中充當主要的發(fā)光中心。本發(fā)明提供的鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料(R3Sc2Ti3O12: xCe3+)分別在611nm位置附近有很強的發(fā)光峰。
[0011]第二方面，本發(fā)明提供了一種鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0012]以摩爾比為3:2:3:x的β_ 二酮三族金屬鹽(DPM) 3R、四甲基庚二酮酸鈧Sc (TMHD) 3、四異丙醇鈦(Ti (OCH3)4)和四基庚二酮酸鈰Ce (TMHD) 4為反應源；
[0013]在真空度為1.0X 10_2?1.0X 1-3Pa的氣相沉積設備中，將襯底轉速設置為50?1000轉/分，通入含有反應源的惰性氣體，氣流量為5?15SCCm，再通入氧氣，在所述襯底上沉積得到所述鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料；
[0014]所述鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的結構式為R3Sc2Ti3O12:xCe3+，其中，R為Al、Ga、In或Tl，X的取值范圍為0.01?0.06。
[0015]本發(fā)明采用金屬有機氣相沉積設備(MOCVD)制備鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，以β - 二酮三族金屬鹽、四甲基庚二酮酸鈧、四異丙醇鈦和四基庚二酮酸鈰為反應源，通過沉積得到發(fā)光材料。
[0016]優(yōu)選地，所述二酮三族金屬鹽為二酮鋁((DPM)3A1)、β - 二酮鎵((DPM)3Ga)' β-二酮銦((DPM)3In)或 β - 二酮鉈((DPM) 3T1 )。
[0017]優(yōu)選地，X的取值為0.03。
[0018]優(yōu)選地，所述發(fā)光材料為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80?300nm。
[0019]更優(yōu)選地,所述發(fā)光薄膜的厚度為150nm。
[0020]優(yōu)選地，氣相沉積設備的真空度為4.0 X 10_3Pa。
[0021]優(yōu)選地，襯底為玻璃。
[0022]優(yōu)選地，襯底的轉速設置為300轉/分。
[0023]優(yōu)選地，惰性氣體為氬氣。
[0024]優(yōu)選地，含有反應源的惰性氣體氣流量為lOsccm。
[0025]優(yōu)選地，氧氣的氣流量為10?200sccm。
[0026]更優(yōu)選地，氧氣的氣流量為120sccm。
[0027]第三方面，本發(fā)明提供了一種薄膜電致發(fā)光器件，該薄膜電致發(fā)光器件包括襯底、陽極、發(fā)光層和陰極，所述發(fā)光層的材質為鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，所述鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的結構式為R3Sc2Ti3O12:XCe3+，其中，R為Al、Ga、In或Tl，x的取值范圍為
0.01 ?0.06。
[0028]優(yōu)選地，X的取值為0.03。
[0029]優(yōu)選地，襯底為玻璃。
[0030]優(yōu)選地，陽極為氧化銦錫(ITO)薄膜。
[0031]優(yōu)選地，陰極的材質為銀。
[0032]優(yōu)選地，所述發(fā)光材料為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80?300nm。
[0033]更優(yōu)選地,所述發(fā)光薄膜的厚度為150nm。
[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，包括以下步驟:
[0035]提供清潔的襯底；
[0036]以摩爾比為3:2: 3:x的二酮三族金屬鹽、四甲基庚二酮酸鈧、四異丙醇鈦和四基庚二酮酸鈰為反應源；
[0037]在真空度為1.0X 10_2?1.0X 10_3Pa的氣相沉積設備中，將襯底轉速設置為50?1000轉/分，通入含有反應源的惰性氣體，氣流量為5?15SCCm，再通入氧氣，在所述襯底上沉積得到所述鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料，所述鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的結構式為R3Sc2Ti3012:xCe3+，其中，R 為 Al、Ga、In 或 Tl，X 的取值范圍為 0.01 ?0.06 ;
[0038]繼續(xù)通入氧氣，待冷卻后在所述鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料上蒸鍍陰極，得到所述薄膜電致發(fā)光器件。
[0039]優(yōu)選地，所述β_ 二酮三族金屬鹽為二酮鋁((DPM)3A1)、β - 二酮鎵((DPM)3Ga)' β-二酮銦((DPM)3In)或 β - 二酮鉈((DPM) 3T1 )。
[0040]優(yōu)選地，X的取值為0.03。
[0041]優(yōu)選地，氣相沉積設備的真空度為4.0 X 10_3Pa。
[0042]優(yōu)選地，襯底為氧化銦錫(ΙΤ0)玻璃。
[0043]優(yōu)選地，襯底的轉速設置為300轉/分。
[0044]優(yōu)選地，惰性氣體為氬氣。
[0045]優(yōu)選地，含有反應源的惰性氣體氣流量為lOsccm。
[0046]優(yōu)選地，氧氣的氣流量為10?200sccm。
[0047]更優(yōu)選地，氧氣的氣流量為120sccm。
[0048]優(yōu)選地，陰極的材質為銀。
[0049]優(yōu)選地，所述發(fā)光材料為發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜的厚度為80?300nm。
[0050]更優(yōu)選地,所述發(fā)光薄膜的厚度為150nm。
[0051]本發(fā)明提供的鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料R3Sc2Ti3O12:xCe3+，以R3Sc2Ti3O12為基質，Ce3+是激活元素，在材料中充當主要的發(fā)光中心。在611nm位置附近有很強的發(fā)光峰，由于這些優(yōu)越的性能，在發(fā)光與顯示技術、激光與光電子技術以及探測技術等領域具有誘人的應用前景。此外，本發(fā)明提供的鈰摻雜的鈧鈦酸鹽發(fā)光材料的制備方法采用金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)，使得到的產品厚度均勻、成膜質量高、缺陷少、發(fā)光效率高，并且條件易于控制、有較好的可操作性，可精確控制薄膜的厚度和形狀大小。
【附圖說明】
[0052]圖1為本發(fā)明實施例1制備的發(fā)光材料的電致發(fā)光光譜圖；
[0053]圖2為本發(fā)明實施例1制備的發(fā)光材料的XRD圖；
[0054]圖3為本發(fā)明實施例13提供的薄膜電致發(fā)光器件的結構示意圖；
[0055]圖4是本發(fā)明實施例13制備的薄膜電致發(fā)光器件的電壓與電流和亮度關系圖。
【具體實施方式】
[0056]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)